JP6419224B2 - Ｉｔｑ−５５を使用する流体の分離および貯蔵 - Google Patents

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Description

（発明の分野）
本発明は、気相または液相中の有機化合物および無機化合物の変換プロセス、特に吸着および分離のための吸着剤、触媒または触媒的成分として有用なゼオライト性の微孔性結晶質材料の技術分野に属する。
（発明の背景）
ゼオライトは、全ての頂点を共有して、分子次元のチャネルおよび／またはキャビティを含有する三次元構造を生じさせるＴＯ４四面体のマトリックスによって形成された微孔性結晶質材料である。それらは可変的な組成を有し、およびＴは、一般に、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、ＢまたはＧａなどの酸化状態＋３または＋４を有する原子を表す。Ｔ原子のいくつかが＋４未満の酸化状態を有する場合、形成された結晶質マトリックスは負電荷を与え、これは、チャネルまたはキャビティ中の有機または無機カチオンの存在によって補償される。これらのチャネルおよびキャビティは、有機分子およびＨ２Ｏを含有していてもよく、そのために、一般的な様式で、ゼオライトの化学組成は次の実験式：
ｘ（Ｍ１／ｎＸＯ２）：ｙＹＯ２：ｚＲ：ｗＨ２Ｏ
［式中、Ｍは、１種またはいくつかの電荷＋ｎの有機または無機カチオンであり；Ｘは、１種またはいくつかの三価元素であり；Ｙは、１種またはいくつかの四価元素、一般にＳｉであり；かつＲは、１種またはいくつかの有機物質である］
によって表されてよい。合成後の処理によってＭ、Ｘ、ＹおよびＲの性質、ならびにｘ、ｙ、ｚおよびｗの値は変化してもよいが、（合成直後または焼成後の）ゼオライトの化学組成は、それぞれのゼオライトおよびその調製方法に特徴的な範囲を有する。
チャネルおよび特定のキャビティの系を有するそれぞれのゼオライトの結晶構造は、Ｘ線の特徴的な回折パターンを生じ、それによって互いから識別可能となる。
多くのゼオライトは、構造指向剤として作用する有機分子の存在下で合成されている。構造指向剤（ＳＤＡ）として作用する有機分子は、一般に、それらの組成中に窒素を含有し、それらによって反応媒体中で安定性の有機カチオンを生じることが可能である。
ゼオライト合成間の先駆体種の可動化は、例えば、ゼオライトＺＳＭ−５の場合、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドなどの同じＳＤＡの水酸化物として導入可能であるヒドロキシル基および塩基性媒体の存在下で実行することができる。フッ化物イオンは、ゼオライトの合成中の可動化剤としても作用することができ、例えば、特許文献１には、Ｈ２Ｏ中低ｐＨでのゼオライトＺＳＭ−５合成のためのシリカの可動化剤としてＨＦを使用することが記載されている。
ＥＰ−ＴＯ−３３７４７９号明細書
（発明の要旨）
本発明は、ゼオライト性の新規微孔性結晶質材料（「ゼオライトＩＴＱ−５５」として識別される）ならびにその調製方法およびその使用に関する。
ＩＴＱ−５５（ＩＮＳＴＩＴＵＴＯ ＤＥ ＴＥＣＮＯＬＯＧＩＡ ＱＵＩＭＩＣＡナンバー５５）は、架橋原子によって連結された四面体原子のフレーム構造を有する新規結晶質微孔性材料である。この四面体原子フレーム構造は、そのフレーム構造中の四面体で配位した原子間の相互結合によって定義される。ＩＴＱ−５５は、空気中での焼成に安定であり、炭化水素を吸収し、および炭化水素の転換（又は変換もしくはコンバージョン）に関して触媒的に活性である。
この材料は、焼成された形態および焼成されずに合成された場合の両方で、他の周知のゼオライト性材料とは異なる、したがって、この材料の特徴を示すＸ線回折パターンを有する。
種々の態様において、この材料は、流体成分の選択的な吸着に基づく分離における使用に適切である。種々の態様において、この材料は、流体成分の膜分離における使用に適切である。種々の態様において、この材料は、流体成分の貯蔵（又は保存）のための使用に適切である。種々の態様において、この材料は、有機化合物および／または合成ガスの転換反応に触媒作用をもたらす使用に適切である。
実施例２に従って得られた、合成されたままの純粋にケイ質のＩＴＱ−５５材料の最も特徴的なピークのＸ線回折パターンを表す。 焼成状態の実施例２の材料の最も特徴的なピークのＸ線回折パターンを表す。 実施例４に従って得られた、合成されたままの、その組成にＡｌおよびＳｉを含有するＩＴＱ−５５材料の最も特徴的なピークのＸ線回折パターンを表す。 実施例２に従って得られた焼成状態のＩＴＱ−５５材料におけるメタンの吸着選択性に対するＣＯ２の吸着選択性を表す。選択性は、純粋な気体の等温線から出発して得られた吸着容量の比率として表される。 四面体原子のみを示すＩＴＱ−５５のフレーム構造を表す。 微孔性吸着剤から直接形成され、かつ複数の平行チャネルを含有するモノリスの形態の平行チャネルコンタクタの一実施形態を表す。 図６のモノリスの縦軸に沿った横断面を表す。 メソ細孔およびマクロ細孔のいくつかを塞ぐ遮断剤と一緒の吸着剤層の詳細な構造を示す、図７のモノリスの横断面図の拡大部分を表す。 吸着剤層がチャネル壁上にコーティングされた、被覆モノリスの形態の平行チャネルコンタクタの一実施形態を表す。 平行の積層板から構成された平行コンタクタの実施形態を表す。 測定値によって決定され、かつシミュレーションによって決定されたＩＴＱ−５５の単位格子のサイズを示す。 ＩＴＱ−５５の単位格子における最小開口（または細孔）サイズと関連する分子動力学シミュレーションからの追加的な結果を示す。 低圧におけるＩＴＱ−５５結晶の２８℃における吸着等温線を示す。 ３０℃における拡張範囲の圧力に関するＣＯ２およびＮ２の吸着等温線を示す。 ＣＯ２およびＮ２の等量（ｉｓｏｓｔｅｒｉｃ）吸着熱を示す。 ５℃および２５℃における１ｋｇのＩＴＱ−５５当たりの、モル単位のＮ２の平衡充填容量を示す。 ゼオライト５Ａと比較した場合のＩＴＱ−５５のＨ２Ｏの平衡充填容量を示す。 Ｃ２Ｈ４、Ａｒ、ＫｒおよびＣＨ４の２８℃における吸着等温線を示す。 １バール（１０１ｋＰａ）および２８℃におけるメタンおよびエチレンの平衡吸着の比較を示す。 −１０℃で１０バール（約１ＭＰａａ）までにおけるＨ２および２８℃におけるＣＨ４の吸着等温線を示す。 ＣＯ２、Ｎ２、ＣＨ４およびＣ２Ｈ４の１バール（１０１ｋＰａ）および３０℃における時間の平方根の関数としての吸着を示す。 Ｎ２、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６およびＣ２Ｈ４の時間の関数としての吸収と関連する追加的データを示す。 ＩＴＱ−５５結晶の走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）像を示す。 ＩＴＱ−５５結晶の走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）像を示す。 ＩＴＱ−５５試料におけるＣＨ４およびＣＯ２（図２４）に対する周波数応答による動力学的研究を示す。 ＩＴＱ−５５試料におけるＮ２（図２５）に対する周波数応答による動力学的研究を示す。 エタンおよびエチレンの拡散時間定数の温度依存性を示す。 ＩＴＱ−５５におけるＣＯ２のＺＬＣ結果を示す。 ＩＴＱ−５５におけるアセチレンに関して算出された吸着等温線を示す。
（実施形態の詳細な説明）
本発明は、第一に、ゼオライト性（zeolitic nature）の微孔性結晶質材料（microporous crystalline material）に関し、この材料は、焼成状態であって、シラノールの存在によって示される結晶マトリックス（crystalline matrix）中の欠陥がない状態で、以下の実験式：
ｘ（Ｍ１／ｎＸＯ２）：ｙＹＯ２：ｇＧｅＯ２：（１−ｇ）ＳｉＯ２
［式中、
Ｍは、Ｈ＋、電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオンおよび両方の混合物（又は組合せ）から選択され、好ましくは、Ｈ＋、アルカリ、アルカリ土類金属およびそれらの組合せから選択される電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオンならびに両方の混合物（又は組合せ）から選択され、
Ｘは、好ましくは、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｒおよびそれらの混合物（又は組合せ）から選択される酸化状態＋３の少なくとも１種の化学元素であり、
Ｙは、好ましくは、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｖおよびそれらの混合物（又は組合せ）から選択される、Ｓｉとは異なる酸化状態＋４の少なくとも１種の化学元素であり、
ｘは、０〜０．２（０および０．２を含む）、好ましくは、０．１未満の値を取り、
ｙは、０〜０．１（０および０．１を含む）、好ましくは、０．０５未満の値を取り、
ｇは、０〜０．５（０および０．５を含む）、好ましくは、０．３３未満の値を取る］
を有し、そして、この材料は、合成されたままの状態で、以下の少なくとも表Ｉに示す角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）を有するＸ線回折パターン（Ｉ０は、１００の値が割り当てられる（又は帰属される）最高ピークの強度である）を有する。
Figure 0006419224
表中、ｗは、０〜２０％の弱い相対強度であり、
ｍは、２０〜４０％の中間の相対強度であり、
ｆは、４０〜６０％の強い相対強度であり、
ｍｆは、６０〜１００％の非常に強い相対強度である。
本発明によるゼオライト性の微孔性結晶質材料は、その内部で塞がれた有機化合物を除去するために焼成された後、少なくとも以下の表ＩＩに示す角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）を有するＸ線回折パターンを有する。
Figure 0006419224
表中、ｗ、ｍ、ｆおよびｍｆは、上記の意味を有する。
本発明の好ましい実施形態によると、ゼオライト性の微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５は、焼成状態においてかつシラノールの存在によって明らかにされるその結晶マトリックス中の欠陥がない状態で、次の実験式：
ｘ（Ｍ１／ｎＸＯ２）：ｙＹＯ２：ｇＧｅＯ２：（１−ｇ）ＳｉＯ２
［式中、
Ｍは、Ｈ＋、電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオン、好ましくは、アルカリまたはアルカリ土類、アルカリ、アルカリ土類金属およびそれらの組合せから選択され、
Ｘは、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｒおよびそれらの混合物から選択される酸化状態＋３の少なくとも１種の化学元素であり、
Ｙは、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｖ、Ｚｒおよびそれらの混合物から選択される、Ｓｉとは異なる酸化状態＋４の少なくとも１種の化学元素であり、
ｘは、０〜０．１（０および０．１を含む）の値を取り、
ｙは、０〜０．０５（０および０．０５を含む）の値を取り、
ｇは、０〜０．３３（０および０．３３を含む）の値を取る］
を有し、かつ合成されたままの状態で、少なくとも上記（表Ｉ）の角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）を有するＸ線回折パターンを有し、かつ焼成状態で、少なくとも上記（表ＩＩ）の角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）を有するＸ線回折パターンを有する。
本発明の好ましい実施形態によると、ゼオライト性の微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５は、純粋シリカ材料であり、すなわち、上記一般式において、「ｘ」、「ｙ」および「ｇ」は値０を取る。
本発明の別の好ましい実施形態によると、ゼオライト性の微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５は、上記一般式において、０に等しい「ｘ」、０に等しい「ｙ」および０とは異なる「ｇ」を有することができる材料である。
本発明の別の好ましい実施形態によると、ゼオライト性の微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５は、その一般式において、
Ｘが、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｒおよびそれらの組合せから選択され、
ｙが値０を取り、かつ
ｇが値０を取る、材料である。
本発明の別の好ましい実施形態によると、ゼオライト性の微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５は、その一般式において、
Ｙが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎおよびそれらの組合せから選択され、
ｘが値０を取り、かつ
ｇが値０を取る、材料である。
本発明の別の好ましい実施形態によると、ゼオライト性の微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５は、その一般式において、
Ｘが、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｒおよびそれらの組合せであり、
Ｙが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎおよびそれらの組合せであり、かつ
ｇが値０を取る、材料である。
１つの特定の実施形態において、ゼオライト性の微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５は、その一般式において、
Ｘが、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｒおよびそれらの組合せであり、
ｙが値０を取り、かつ
ｇが０とは異なり、かつ０．３３未満の値を取る、材料である。
別の特定の実施形態は、その一般式において、
Ｙが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎおよびそれらの組合せであり、
ｘが値０を取り、かつ
ｇが０とは異なり、かつ０．３３未満の値を取る、材料である、ゼオライト性の微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５を記載する。
別の特定の実施形態において、ゼオライト性の微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５は、その一般式において、
Ｘが、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｒおよびそれらの組合せであり、
Ｙが、Ｔｉ、ＺｒまたはＳｎであり、かつ
ｇが０とは異なり、かつ０．３３未満の値を取る、材料である。
ＩＴＱ−５５のＸ線回折パターンは、１／８°の固定発散スロットおよびＣｕのＫα放射線を使用する粉末法によって得た。このゼオライト試料ＩＴＱ−２８に関して記載された単一または独特の線としての回折データは、結晶学的変化の差異などの特定の条件下において解像線または部分的解像線として出現し得る複数の反射の重なりによって形成される可能性があることに留意すべきである。一般的には、結晶学的変化には、単位格子パラメータの小さい変化および／または構造内で変化をもたらさない単位格子の対称性の変化が含まれる。したがって、ピークの位置、幅および相対強度は、材料の化学組成、ならびに水和度および結晶サイズにある程度依存する。
特に、マトリックスが酸化ケイ素のみから排他的に構成され、かつ構造指向剤として第四級カチオンジアンモニウムＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチロ−オクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムを使用してフッ化物アニオンの存在下で合成された場合、合成されたＩＴＱ−５５ゼオライトは、図１に示すもののようなＸ線回折パターンを示す。この図は、表ＩＩＩに示す角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）によって特徴づけられ、「ｗ」、「ｍ」、「ｆ」および「ｍｆ」は表Ｉと同意義である。
Figure 0006419224
Figure 0006419224
その内部で塞がれた有機化合物を排除するために上記のＩＴＱ−５５の試料を８００℃で焼成した後のＸ線回折パターンを図２に示す。この図は、表ＩＶに示す角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）によって特徴づけられ、「ｗ」、「ｍ」、「ｆ」および「ｍｆ」は表Ｉと同意義である。合成されたままのゼオライトＩＴＱ−５５に相当するＸ線回折パターンを焼成状態のものと比較すると、この材料は熱的に安定であることが示される。
Figure 0006419224
いずれの多孔性結晶質材料とも同様に、ＩＴＱ−５５の構造は、そのＸ線回折パターンによってのみではなく、そのフレーム構造、すなわち、そのフレーム構造中の四配位原子間の相互結合によって定義されることができる。特に、ＩＴＱ−５５は、架橋原子によって連結された四面体（Ｔ）原子のフレーム構造を有し、四面体原子フレーム構造は、表Ｖに示される様式で最も近い四面体（Ｔ）原子を連結することによって定義される。
Figure 0006419224
Figure 0006419224
四面体原子は、限定されないが、リチウム、ベリリウム、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、インジウム、スズおよびアンチモンの１種以上を含む四配位を有することが可能なものである。
本発明の合成多孔性結晶質材料、ＩＴＱ−５５は、四配位原子の８員環を含む独特の一次元チャネル系を有する結晶相である。
上記の表Ｖにおけるように四面体原子の相互結合によるＩＴＱ−５５の構造の記載に加えて、それは、材料の全ての構造要素を含有する最小繰り返し単位であるその単位格子によって定義されてもよい。ＩＴＱ−５５の細孔構造は、線形１０員環チャネルの方向の下方に（四面体原子のみを示す）図５に例証される。図５に、その境界が箱によって画定されている単一単位格子単位がある。表ＶＩは、オングストロームの単位での単位格子におけるそれぞれの四面体原子の典型的な位置を記載する。それぞれの四面体原子は、隣接した四面体原子にも結合する架橋原子に結合する。四面体原子は、限定されないが、リチウム、ベリリウム、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、インジウム、スズおよびアンチモンの１種以上を含む四配位を有することが可能なものである。架橋原子は、２個の四面体原子を結合することが可能なものであり、限定されないが、酸素、窒素、フッ素、硫黄、セレンおよび炭素原子が含まれる。
Figure 0006419224
Figure 0006419224
酸素の場合、架橋酸素が水素原子と結合して、ヒドロキシル基（−ＯＨ−）を形成することも可能である。炭素の場合、炭素が２個の水素原子と結合して、メチレン基（−ＣＨ２−）を形成することも可能である。例えば、架橋メチレン基は、ジホスホン酸ジルコニウム、ＭＩＬ−５７に存する。Ｓｅｒｒｅ，Ｇ．Ｆｅｒｅｙ，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．１２，ｐ．２３６７（２００２）を参照されたい。窒素の場合、窒素架橋原子がイミダゾレートアニオンの一部であることも可能である。例えば、架橋イミダゾレート基は、亜鉛（ＩＩ）イミダゾレートゼオライト型化合物、Ｚｎ（ｍｉｍ）２・２Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ｅｉｍ）２・Ｈ２ＯおよびＺｎ（ｅｉｍ／ｍｉｍ）２・１．２５Ｈ２Ｏに存在する。Ｘ−Ｃ．Ｈｕａｎｇ，Ｙ−Ｙ．Ｌｉｎ，Ｊ−Ｐ．Ｚｈａｎｇ，Ｘ−Ｍ．Ｃｈｅｎ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．４５，ｐ．１５５７−１５５９（２００６）を参照されたい。架橋硫黄およびセレン原子は、微孔性材料のＵＣＲ−２０−２３系統群に見られる。Ｎ．Ｚｈｅｎｇ，Ｘ．Ｂｕ，Ｂ．Ｗａｎｇ，Ｐ．Ｆｅｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９８，ｐ．２３６６（２００２）を参照されたい。架橋フッ素原子は、ＡＢＷ構造型を有するリチウムヒドラジニウムフルオロベリレートに見られる。Ｍ．Ｒ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｉ．Ｄ．Ｂｒｏｗｎ，Ｓ．Ｖｉｌｍｉｎｏｔ，Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔ．Ｂ２９，ｐ．２６２６（１９７３）を参照されたい。四面体原子が他の結晶作用（例えば、無機または有機種の存在）のために、または四面体および架橋原子の選択によって移動し得るため、ｘ座標位置に関しては±１．０オングストロームの範囲が暗示され、ｙおよびｚ座標位置に関しては±０．５オングストロームの範囲が暗示される。
ＩＴＱ−５５の完全な構造は、上記で完全結合３次元フレーム構造において定義されるように、複数の単位格子を結合することによって構築される。１つの単位格子中の四面体原子は、その全ての隣接した単位格子の特定の四面体原子に結合する。表Ｖは、ＩＴＱ−５５の所定の単位格子に関する全ての四面体原子の結合を記載するが、結合は同一単位格子の特定の原子に対するものではなく、隣接した単位格子に対するものであり得る。表Ｖに記載される全ての結合は、それらが同一単位格子または隣接した単位格子におけるかどうかにかかわらず、それらが最も近い四面体（Ｔ）原子に対するものであるような結合である。
表ＶＩに与えられたデカルト座標は、理想化された構造における四面体原子の位置を正確に反映し得るが、真の構造は、上記の表Ｖに示されたフレーム構造原子間の結合性によってより正確に記載することができる。
この結合性を記載する別の方法は、Ｗ．Ｍ．ＭｅｉｅｒおよびＨ．Ｊ．Ｍｏｅｃｋによって、ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ２７，ｐ．３４９（１９７９）において微孔性フレーム構造に適用される配位配列の使用による。微孔性フレーム構造において、それぞれの四面体原子、Ｎ０（Ｔ−原子）は、架橋原子（典型的に酸素）を通ってＮ１＝４隣接Ｔ−原子に結合する。これらの隣接Ｔ−原子は、次いで、次のシェルのＮ２Ｔ−原子に結合する。第２のシェルのＮ２原子は第３のシェルのＮ３Ｔ−原子などに結合する。それぞれのＴ−原子は、例えば、Ｔ−原子が第４のシェルにおいて４員環にある場合、Ｎ０原子が２回数えられないように、１回のみ数えられる。この方法論を使用して、配位配列は、Ｔ−原子の４結合ネットのそれぞれの独特のＴ−原子に関して決定されることができる。次の行は、それぞれのシェルのＴ−原子の最大数を記載する。
Ｎ０＝１ Ｎ１≦４ Ｎ２≦１２ Ｎ３≦３６ Ｎｋ≦４・３ｋ−１
Figure 0006419224
所与の構造の配位配列を決定する１つの方法は、コンピュータプログラムｚｅｏＴｓｉｔｅｓを使用してフレーム構造原子の原子座標からである（Ｇ．Ｓａｓｔｒｅ，Ｊ．Ｄ．Ｇａｌｅ，Ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ａｎｄ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ４３，ｐ．２７（２００１）を参照されたい）。
ＩＴＱ−５５構造の配位配列を表ＶＩＩに示す。表Ｖで記載されるＴ−原子結合性はＴ−原子のみに関する。酸素などの架橋原子が通常Ｔ−原子を結合する。ほとんどのＴ−原子は、架橋原子を通して他のＴ−原子に結合するが、フレーム構造を有する材料の特定の結晶において、多数のＴ−原子が互いに結合しなくてよいことが可能であることは認識される。非結合性の理由には、限定されないが、結晶の端部に位置するＴ−原子および例えば結晶の空格子点によって生じる欠陥部位が含まれる。表Ｖおよび表ＶＩＩに記載されるフレーム構造は、その組成、単位格子寸法または空間群対称によって決して限定されない。
理想化された構造は４配位Ｔ−原子のみを含有するが、特定の条件下で、フレーム構造原子のいくつかが５配位または６配位であってよいことが可能である。これは、例えば、材料の組成が主にリンおよびアルミニウムＴ−原子を含有する場合に水和の条件下で生じ得る。これが生じる場合、Ｔ−原子は、水分子（−ＯＨ２）の、またはヒドロキシル基（−ＯＨ）の１個もしくは２個の酸素原子に配位してもよいことが見出される。例えば、Ａ．Ｔｕｅｌらによって、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０４，ｐ．５６９７（２０００）で記載されるように、モレキュラーシーブＡｌＰＯ４−３４は、水和において４配位から５および６配位へといくつかのアルミニウムＴ−原子の配位を可逆的に変化させることが知られている。Ｈ．Ｋｏｌｌｅｒによって、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ．１２１，ｐ．３３６８（１９９９）に記載されるように、材料がフッ素の存在下で調製されて、５配位Ｔ−原子を有する材料が製造される場合、いくつかのフレーム構造Ｔ−原子はフッ化物原子（−Ｆ）に配位することができることも可能である。
第二に、本発明は、微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５の合成方法に関する。
本発明によると、微孔性結晶質材料ＩＴＱ−５５の合成方法は、少なくとも、１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、１種またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、水酸化物アニオン、フッ化物アニオンおよびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の供給源、ならびに水を含む反応混合物を含み得、これを８０℃〜２００℃で加熱し、かつ反応混合物は、モル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
ＯＨ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０
Ｆ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０
（Ｆ−＋ＯＨ−）／ＳｉＯ２＝０．０１〜３．０
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
この方法の追加的な特定の実施形態によると、反応混合物は１種以上のＧｅＯ２供給源も含んでよく、これは、モル比に関して以下の間隔間を含む組成を有する。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
Ｆ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０〜３．０
ＯＨ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０〜３．０
（Ｆ−＋ＯＨ−）／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜３．０
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
この方法の１つの追加的な特定の実施形態によると、アニオンは好ましくはフッ化物であり、かつ反応混合物は、モル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
Ｆ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜３．０
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
この方法の別の追加的な特定の実施形態によると、アニオンは好ましくは水酸化物であり、かつモル比に関して以下の間隔間の組成を有する反応混合物を有し得る。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
ＯＨ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜３．０
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
この方法の１つの追加的な特定の実施形態によると、反応混合物は、１種以上の三価元素Ｘの少なくとも１種の供給源も含むことができる。
１つの特定の実施形態において、反応混合物は、排他的に、１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、１種またはいくつかの三価元素Ｘの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、水酸化物アニオン、フッ化物アニオンおよびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の供給源、ならびに水を含む反応混合物を含んでなり、かつモル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０
Ｆ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０
（ＯＨ−＋Ｆ−）／ＳｉＯ２＝０．０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
本実施形態によると、反応混合物に少なくとも１種のＧｅＯ２の供給源を添加する場合、その組成は、モル比に関して以下の間隔間であろう。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５（値０を除く）
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０
Ｆ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０
（ＯＨ−＋Ｆ−）／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
別の特定の実施形態によると、反応混合物は、排他的に、１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、１種またはいくつかの三価元素Ｘの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、１種またはいくつか水酸化物アニオン供給源、および水を含む反応混合物を含んでなり、かつモル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
本実施形態によると、反応混合物に少なくとも１種のＧｅＯ２の供給源を添加する場合、その組成は、モル比に関して以下の間隔間であろう。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５（値０を除く）
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
特定の実施形態によると、反応混合物は、排他的に、
１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、
１種またはいくつかの三価元素Ｘの少なくとも１種の供給源、
１種またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、
１種またはいくつかフッ化物アニオン供給源、および
水
を含む反応混合物を含んでなり、かつモル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
Ｆ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
本実施形態によると、反応混合物に少なくとも１種のＧｅＯ２の供給源を添加する場合、その組成は、モル比に関して以下の間隔間であろう。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５（値０を除く）
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
Ｆ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
別の好ましい実施形態によると、上記の方法において、反応混合物は、ＳｉおよびＧｅとは異なる他の四価元素Ｙの少なくとも１種の供給源を含んでなってもよい。
１つの特定の実施形態によると、反応混合物は、排他的に、１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、１種またはいくつかの四価元素Ｙの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、水酸化物アニオン、フッ化物アニオンおよびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の供給源、ならびに水を含む反応混合物を含んでなり、かつモル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
ＹＯ２／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０
Ｆ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０
（ＯＨ−＋Ｆ−）／ＳｉＯ２＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
本実施形態によると、反応混合物に少なくとも１種のＧｅＯ２の供給源を添加する場合、その組成は、モル比に関して以下の間隔間であろう。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５（値０を除く）
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
ＹＯ２／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０
Ｆ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０
（ＯＨ−＋Ｆ−）／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
この方法の別の特定の実施形態によると、反応混合物は、排他的に、１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、１種またはいくつかの四価元素Ｙの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、１種またはいくつかの水酸化物アニオン供給源、および水を含む反応混合物を含んでなり、かつモル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
ＹＯ２／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
本実施形態によると、反応混合物に少なくとも１種のＧｅＯ２の供給源を添加する場合、その組成は、モル比に関して以下の間隔間であろう。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５（値０を除く）
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
ＹＯ２／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
この方法の別の特定の実施形態によると、反応混合物は、排他的に、１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、１種またはいくつかの四価元素Ｙの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、１種またはいくつかのフッ化物アニオン供給源、および水を含む反応混合物を含んでなり、かつモル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
ＹＯ２／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
Ｆ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
本実施形態によると、反応混合物に少なくとも１種のＧｅＯ２の供給源を添加する場合、その組成は、モル比に関して以下の間隔間であろう。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５（値０を除く）
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
ＹＯ２／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
Ｆ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
上記方法の別の特定の実施形態によると、反応混合物は、いくつかの三価元素Ｘの１種またはいくつかの供給源、および１種またはいくつかの四価元素の１種またはいくつかの供給源を含んでもよい。
１つの特定の実施形態によると、反応混合物は、排他的に、１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、１種またはいくつかの三価元素Ｘの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの四価元素Ｙの少なくとも１種の供給源、および／またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、水酸化物アニオン、フッ化物アニオンおよびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の供給源、ならびに水を含む反応混合物を含んでなり、かつ反応混合物は、モル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
ＹＯ２／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０
Ｆ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０
（ＯＨ−＋Ｆ−）／ＳｉＯ２＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
本実施形態によると、反応混合物に少なくとも１種のＧｅＯ２の供給源を添加する場合、その組成は、モル比に関して以下の間隔間であろう。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５（値０を除く）
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
ＹＯ２／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０
Ｆ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０
（ＯＨ−＋Ｆ−）／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
別の特定の実施形態によると、反応混合物は、排他的に、１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、１種またはいくつかの三価元素Ｘの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの四価元素Ｙの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、１種またはいくつかの水酸化物アニオン供給源、および水を含む反応混合物を含んでなり、かつ反応混合物は、モル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
ＹＯ２／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
本実施形態によると、反応混合物に少なくとも１種のＧｅＯ２の供給源を添加する場合、その組成は、モル比に関して以下の間隔間であろう。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５（値０を除く）
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
ＹＯ２／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
ＯＨ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
別の特定の実施形態によると、反応混合物は、排他的に、１種またはいくつかのＳｉＯ２供給源、１種またはいくつかの三価元素Ｘの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの四価元素Ｙの少なくとも１種の供給源、１種またはいくつかの有機カチオンＲ供給源、１種またはいくつかのフッ化物アニオン供給源、および水を含む反応混合物を含んでなり、かつ反応混合物は、モル比に関して以下の間隔間の組成を有する。
Ｒ＋／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
ＹＯ２／ＳｉＯ２＝０〜０．１（値０を除く）
Ｆ−／ＳｉＯ２＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０
本実施形態によると、反応混合物に少なくとも１種のＧｅＯ２の供給源を添加する場合、その組成は、モル比に関して以下の間隔間であろう。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５（値０を除く）
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
Ｘ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
ＹＯ２／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１（値０を除く）
Ｆ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０（値０を除く）
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
上記の方法によると、反応混合物は、Ｈ＋、アルカリ、アルカリ土類金属およびそれらの組合せから選択される電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオンならびに両方の混合物から選択される電荷＋ｎの無機カチオンＭの供給源を含むこともできる。
上記方法の好ましい実施形態によると、カチオンＲは、Ｎ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムであることが可能である。一般的に、反応混合物は、モル比に関して以下の間隔間の組成を有することができると言ってよい。
ＧｅＯ２／ＳｉＯ２＝０および０．５
Ｒ＋／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０．０１〜１．０
Ｍ＋ｎ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜１．０
ＯＨ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０
Ｆ−／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３．０
（Ｆ−＋ＯＨ−）／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜３
Ｘ２Ｏ３／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１
ＹＯ２／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝０〜０．１
Ｈ２Ｏ／（ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２）＝１〜５０
１つの特定の実施形態によると、ＩＴＱ−５５が得られる反応混合物の組成は、一般的に、モル比に関して示されるパラメータの値を有する以下の式を表してよい。
ｒＲ１／ｐ（ＯＨ）：ｓＭ１／ｎＯＨ：ｔＸ２Ｏ３：ｕＹＯ２：ｖＦ：ｇＧｅＯ２：（１−ｇ）ＳｉＯ２：ｗＨ２Ｏ
［式中、Ｍは、電荷＋ｎの１種またはいくつかの無機カチオン、好ましくはアルカリまたはアルカリ土類であり、Ｘは、１種またはいくつかの三価元素、好ましくは、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｒまたはそれらの混合物であり、Ｙは、Ｓｉとは異なる１種またはいくつかの四価元素、好ましくは、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｖまたはそれらの混合物であり、Ｒは、１種以上の有機カチオンであり、ｐは、カチオンの電荷またはカチオンの平均電荷であり、好ましくは、Ｎ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチロ−オクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムであり、Ｆは、１種以上のフッ化物イオン供給源、好ましくは、ＨＦ、ＮＨ４Ｆまたは両方の混合物であり、ｇ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖおよびｗの値は以下の間隔で変化する。
ｇ＝０〜０．５、好ましくは、０〜０．３３
ｒ＝ＲＯＨ／ＳｉＯ２＝０．０１〜１．０、好ましくは、０．１〜１．０
ｓ＝Ｍ１／ｎＯＨ／ＳｉＯ２＝０〜１．０、好ましくは、０〜０．２
ｔ＝Ｘ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝０〜０．１、好ましくは、０〜０．０５
ｕ＝ＹＯ２／ＳｉＯ２＝０〜０．１、好ましくは、０〜０．０５
ｖ＝Ｆ／ＳｉＯ２＝０〜３．０、好ましくは、０〜２．０
ｗ＝Ｈ２Ｏ／ＳｉＯ２＝１〜５０、好ましくは、１〜２０］
合成混合物の成分は種々の供給源から由来してもよく、これら次第で、時間および結晶化条件は変動してもよい。
好ましくは、混合物の熱処理は、１１０℃〜２００℃の温度で行なわれる。反応混合物の熱処理は、静的に、または混合物を攪拌しながら行なうことができる。結晶化が終了したら、固体生成物をろ過、または遠心処理によって分離し、および乾燥させる。３５０℃より高い温度、好ましくは４００〜１３００℃、より好ましくは６００〜１０００℃でのその後の焼成によって、ゼオライト内をふさぐ有機残物が分解および除去され、ゼオライトのチャネルが清浄となる。
ＳｉＯ２の供給源は、例えば、テトラエチルオルトシリケート、コロイダルシリカ、非晶質シリカおよびそれらの混合物であってよい。
フッ化物アニオンは、先駆体種の可動化剤として使用されてもよい。フッ化物イオンの供給源は、好ましくは、ＨＦ、ＮＨ４Ｆまたは両方の混合物である。
Ｒによって表される有機カチオンは、好ましくは別の塩、例えばハロゲン化物の水酸化物型、ならびに水酸化物混合物および別の塩で反応混合物に添加され、すなわち、追加的に、水酸化物型または塩型のアルカリ、アルカリ土類イオンの供給源が添加されてもよい。
好ましい方法において、有機カチオンＲは、Ｎ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチロ−オクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムであり、これは好ましくは、水酸化物、別の塩ならびに水酸化物混合物および別の塩、好ましくはハロゲン化物から選択される形態で添加される。
有機カチオンのＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチロ−オクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムは、以下の概略図に表されるプロセスに従って合成される。
Figure 0006419224
このプロセスにおいて、アルドール縮合反応が生じ、それに続いて、１，３−アセトンジカルボン酸ジメチルと２，３−ブタノジオンとの間で脱炭酸反応が生じ、相当するジケトン、３ａ，６ａ−ジメチルテトラヒドロペンタレン−２，５（１Ｈ，３Ｈ）−ジオンが得られる。このジケトンは、ジメチルアミンの存在下、還元剤としてシアノ水素化ホウ素ナトリウムを使用して還元アミノ化反応によって相当するジアミンに変換されて、Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−ヘキサメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアミンが得られる。このジアミンを、その後、ヨウ化メチルによって四級化し、Ｎ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヨージドの塩が得られる。
ジアルキルアンモニウムニジヨージドの塩を水に溶解し、および水酸化物型のアニオン交換樹脂を使用して、その水酸化物型と交換してもよい。
本方法の別の特定の実施形態によると、本発明からの微孔性結晶質材料、ＩＴＱ−５５の反応混合物に、結晶化の促進剤として、添加された無機酸化物の合計に関して０．０１〜２０重量％、好ましくは、０．０５〜１０重量％の量が添加される。
また、本発明によって製造された材料は、周知の技術によってペレット化され得る。
本発明は、上記され、かつ上記のプロセスによって得られる微孔性結晶質材料の使用にも関する。
本発明の材料は、有機化合物の変換プロセスにおける触媒もしくは触媒成分として、または有機化合物の吸着および分離プロセスにおける吸着剤として使用されてもよい。
上記プロセスにおけるその使用のために、ＩＴＱ−５５は、その内部に有機物質を含まない焼成型であることが好ましい。
これらの触媒用途で使用されるＩＴＱ−５５材料は、その酸型であってもよく、かつ／またはＨ＋および／もしくはアルカリ、アルカリ土類金属、ランタニドおよびそれらの組合せから選択される電荷＋ｎの無機カチオンなどの適切なカチオンと交換されてもよい。
吸着／分離プロセスで使用されるＩＴＱ−５５材料は、純粋なケイ質型であり得、すなわち、その組成にケイ素および酸素以外の元素を含有しない。
吸着／分離プロセスで使用されるＩＴＱ−５５材料は、シリカ−ゲルマニア型であり得、すなわち、その組成にケイ素、ゲルマニウムおよび酸素以外の元素を含有しない。
ＩＴＱ−５５材料は、それらの気体を含有する流れにおいて、炭化水素、好ましくは、メタン、エタン、エチレンおよびそれらの組合せの存在下でのＣＯ２の選択的吸着剤、ならびに粉末状、ペレット型、または膜型の吸着剤としての使用のために特に適切である。
１つの特定の実施形態によると、ＩＴＱ−５５材料は、ＣＯ２およびメタンの分離のために使用され得る。
１つの特定の実施形態によると、ＩＴＱ−５５材料は、ＣＯ２およびエタンの分離のために使用され得る。
１つの特定の実施形態によると、ＩＴＱ−５５材料は、ＣＯ２およびエチレンの分離のために使用され得る。
別の特定の実施形態によると、ＩＴＱ−５５材料は、これらの気体を含有する１個または２個の炭素原子の炭化水素の吸着プロセスにおける分離、および粉末状、ペレット型、または膜型の吸着剤のために特に適切である。
１つの特定の実施形態によると、ＩＴＱ−５５材料は、エタンの存在下でのエチレンの選択的吸着剤として使用される。
別の特定の実施形態によると、ＩＴＱ−５５材料は、メタンの存在下でのエチレンの選択的吸着剤として使用される。
本明細書および請求項を通して、「含む」という用語およびその変形は、他の技術的特徴、添加物、成分またはステップ（又は工程）を排除しない。当業者は、本発明の他の対象、利点および特徴が部分的に本明細書から、および部分的に本発明の実施から理解するであろう。
分離プロセスおよび使用方法の概観
本考察において、流体は、気体および液体の両方の混合物を含めて、気体または液体として定義される。本考察において、周囲温度は、一般に、約１気圧（約１０１ｋＰａ）の圧力および約２０℃の温度を指す。
様々な態様において、気体流、液体流、または気体および液体の混合物に相当する流れなどの流体流の成分の吸着および／または分離のための本明細書に記載のゼオライトＩＴＱ−５５に相当するモレキュラーシーブを実行するプロセスが提供される。ゼオライトＩＴＱ−５５は、様々な小分子および／または希ガスを分離するために適切となる可能性がある。いくつかの温度において、ゼオライトＩＴＱ−５５に相当するモレキュラーシーブは、メタンおよび少なくとも１つのメチル基を含有する他の化合物の吸着を減少、最小化またはさらには排除しながら、様々な小分子の吸着に適切となる可能性がある。例えば、ゼオライトＩＴＱ−５５は、メタンからのＨ２、Ｎ２またはＣＯ２の分離のための分離を実行するために適切となる可能性がある。投入気体の組成ならびに分離プロセス間の温度および圧力次第で、様々な他の種類の流体分離も実行可能である。
ゼオライトＩＴＱ−５５の細孔構造は、８員環チャネルを含む。８員環チャネルは、周囲温度で５．９オングストローム×２．１オングストロームの細孔ネットワークの最小細孔チャネルサイズを含む。この最小細孔チャネルサイズは、細孔ネットワークに有効に入り、かつ／または通過することができる化合物の種類を限定することができる。しかしながら、最小サイズを提供する８員環は、可撓性を有すると考えられる。この可撓性は、細孔チャネルサイズの潜在的な一時的変化を導くことができる、熱変動のため、および／または圧力上昇において誘導された変動のためなど、８員環のサイズの変化を可能にする。特定の理論によって拘束されないが、細孔チャネルサイズを定義する８員環の可撓性が、温度および／または圧力に基づいて種々の化合物の分離の追加的調整を可能にすると考えられる。
追加的にまたは代わりに、吸着剤構造または膜構造で使用されるＩＴＱ−５５結晶の粒径は、吸着剤構造または膜構造の分離実行能力に影響を与える可能性がある。一例として、ＩＴＱ−５５結晶の粒径は、吸着剤構造または膜構造の表面に、および／または内部に存在する「デッドスペース」の量に影響を与えることができる。数学的に、類似サイズの硬質球体の集合の嵩密度は球体の半径次第である。硬質球体の集合に関して、平均半径が大きいほど、硬質球体間の空間またはギャップのサイズも大きい。特定の理論によって拘束されないが、類似サイズのＩＴＱ−５５結晶の集合に関して、結晶の最密充てん後に生じる間隙またはデッドスペースのサイズは平均粒径と関連する可能性があると考えられる。より小さい粒径によってそのようなデッドスペースを減少することができ、したがって、分離のために流体成分を受け入れる細孔表面積の増加が提供される。
追加的にまたは代わりに、吸着剤構造または膜構造で使用されるＩＴＱ−５５結晶の組成は、吸着剤構造または膜構造の分離実行能力に影響を与える可能性がある。いくつかの態様において、ＩＴＱ−５５を、主にケイ素および酸素から構成されるフレーム構造を有するように合成することができる。他の態様において、ＩＴＱ−５５構造のフレーム構造原子の一部分を他の元素と置き換えることができる。例えば、フレーム構造のケイ素の一部分をＡｌ、ＰまたはＢなどの周期表の異なるグループからの原子に置き換えることができる。別の例として、フレーム構造のケイ素の一部分を、ＧｅまたはＰなどの周期表の異なる列からの原子に置き換えることができる。このような組成変動は、結晶構造内の細孔サイズを変更することができ、および／または１種以上の吸着に関して潜在的な成分に関連するＩＴＱ−５５の親和力を変更することができる。細孔サイズおよび／または親和力のこのような変更によって、１種以上の種類の分離のために（速度選択性などの）選択性を潜在的に改善することができる。
ゼオライトＩＴＱ−５５を、様々な様式で流体の流れ（例えば、気体流）の成分を分離するために使用することができる。いくつかの態様において、ゼオライトＩＴＱ−５５を使用して、膜のそれぞれの側面において流体の浸透および残留部分を形成することによって流体成分の分離が実行されるように、膜構造を形成することができる。ゼオライトＩＴＱ−５５は、例えば、流体成分が膜を通過することができるために選択性を変化させることによって、そのような膜分離を補助することができる。
他の態様において、ゼオライトＩＴＱ−５５を使用して、流体の流れの残りの部分が分離容器から出ることが可能でありながら、流体の流れの一部分を吸着剤構造内に吸着することによって流体成分の分離を実行することができるように、分離容器内の吸着剤構造を形成することができる。分子がＩＴＱ−５５結晶の細孔を通過して基礎構造に入ることができるように、吸着剤構造はゼオライトＩＴＱ−５５から構成されることが可能であるか、またはゼオライトＩＴＱ−５５は吸着剤構造の一部としてコーティングを形成することができる。ゼオライトＩＴＱ−５５は、例えば、流体成分が吸着剤構造に入ることができるように選択性を変化させることによって、そのような吸着剤構造を使用する分離の実行を補助することができる。
なお他の態様において、ゼオライトＩＴＱ−５５は、貯蔵容器内の貯蔵構造などの、流体のための貯蔵構造の一部として使用することができる。貯蔵構造は、いくつかの態様において、吸着剤構造に類似する可能性がある。しかしながら、貯蔵構造に入る気体（または一般に流体）を長期間維持することができるように、貯蔵構造を様々な様式で使用することができる。分子がＩＴＱ−５５結晶の細孔を通過して貯蔵構造に入ることができるように、貯蔵構造はゼオライトＩＴＱ−５５から構成されることが可能であるか、またはゼオライトＩＴＱ−５５は貯蔵構造のためのコーティングを形成することができる。ゼオライトＩＴＱ−５５は、例えば、流体成分が貯蔵構造に入ることができるように選択性を変化させることによって、そのような貯蔵構造を使用する流体成分の貯蔵を補助することができる。ゼオライトＩＴＱ−５５は、例えば、高温でより高く、かつ低温でより低い細孔ネットワークを通しての変換速度を有することによって、流体の貯蔵を潜在的に補助することができる。ＩＴＱ−５５の細孔内の輸送または移動速度の差異は、ＩＴＱ−５５の最小細孔径を定義する８員環の可撓性によって強めることができる。
流体成分の分離
流体流が、構造の表面の一部としてゼオライトＩＴＱ−５５を含む膜構造、吸着剤構造、貯蔵構造または他の多孔性構造に暴露される時、流体流中の１種以上の成分が十分小さい動的直径を有する場合、流体流内の選択的分離が生じ得る。
いくつかの流体分離は、暴露条件下で第２の成分は大きすぎて細孔網目構造に入らないが、ゼオライトＩＴＱ−５５の細孔に入るために十分に小さい動的直径を有する流体の１種の成分に基づいて実行することができる。例えば、（メタンを含む）末端メチル基を有する炭化水素および／または３個以上の炭素原子を含有する他の炭化水素は大きすぎるため、一般に、約２０℃および約０．１ＭＰａａなどの典型的な周囲条件でＩＴＱ−５５の細孔網目構造に入ることができず、かつ／または通過することができないことが決定されている。これ、細孔網目構造に入ることができ、かつ／または通過することができるＨ２またはＮ２などのより小さい動的直径を有する化合物とは対照的である。この種の状況において、ＩＴＱ−５５層に入る炭化水素の量が、結晶または結晶粒界におけるメソ細孔またはマクロ細孔などの不連続点において入る炭化水素に限定されることができるため、高度の選択性で分離を実行することができる。
他の種類の分離は、十分小さい動的直径を有し、ＩＴＱ−５５の細孔網目構造に入り、かつ／または通過する２種（以上）の流体成分の間のゼオライトＩＴＱ−５５による吸収における差異次第であることができる。この状況において、入力流体流の成分の分離は、成分の動的分離（kinetic separation）または平衡分離（equilibrium separation）に基づいて実行することができる。分離の性質は、例えば、成分の相対的動的直径および／またはＩＴＱ−５５に対する成分の相対的な親和性次第であることができる。
分子の動的直径および／または親和性ならびにゼオライトの細孔網目構造の径の間の関係が適切であることができるプロセスの一例は、流体流からの成分の選択的吸着である。平衡制御吸着プロセスにおいて、選択性のほとんどは吸着剤の平衡吸着特性によって与えられ、および吸着剤のミクロ細孔または自由体積における第１の流体成分の競争的吸着等温線は第２の成分と比較して好ましくない。動的制御プロセスにおいて、選択性のほとんどは、吸着剤の拡散特性ならびに競争吸着成分のミクロ細孔および自由体積における輸送拡散係数によって与えられる。いくつかの動的制御プロセスにおいて、より高い拡散率を有する成分は、より低い拡散率を有する成分と比較して優先的に吸着されることができる。加えて、または代わりとして、ＩＴＱ−５５に対する競争吸着成分の相対的な親和性は、拡散率に基づく予想される選択性と関連して、成分分離の選択性を変更し得る因子であることができる。また、微孔性吸着剤を用いる動的制御プロセスにおいて、拡散選択性は、吸着剤のミクロ細孔における拡散の差異から、および／または吸着剤を構成する結晶または粒子における選択的拡散表面抵抗から生じることができる。
特記されない限り、「吸着剤選択性」という用語は、本明細書で使用される場合、供給流における成分のモル濃度の２成分（対）比較、ならびに特定のシステム操作条件および供給流組成での（スイング吸着プロセスサイクルなどの）プロセスサイクルの吸着ステップ（又は吸着工程）間の特定の吸着剤によって吸着されたこれらの成分のそれぞれの全モル数に基づく。成分Ａ、成分Ｂ、および追加成分を含有する供給物に関して、成分Ｂよりも成分Ａに対してより高い「選択性」を有する吸着剤は、プロセスサイクルの吸着ステップの最後において、比率：ＵＢ＝（吸着剤におけるＢの全モル）／（供給物におけるＢのモル濃度）より高い比率：ＵＡ＝（吸着剤におけるＡの全モル）／（供給物におけるＡのモル濃度）を有するであろう。ここで、ＵＡは「成分Ａの吸着吸収」であり、ＵＢは「成分Ｂの吸着吸収」である。したがって、１より高い成分Ｂに対する成分Ａに対する選択性を有する吸着剤に関して、選択性＝ＵＡ／ＵＢ（ＵＡ＞ＵＢである場合）である。供給物の異なる成分の比較において、吸着剤に取り込まれた全モル対供給物中のそのモル濃度の最小比率を有する成分は、スイング吸着プロセスにおいて「最も軽い」成分と記載することができ、一方、吸着剤に取り込まれた全モル対供給物中のそのモル濃度の最大比率を有する成分は、「最も重い」成分として記載することができる。これは、吸着ステップ間に生じる流れにおいて最も軽い成分のモル濃度が、供給物中のその最も軽い成分のモル濃度より高いことを意味する。
いくつかの態様において、吸着剤の選択性は、追加的にまたは代わりに、２種以上の流体成分に対する「動的選択性」に基づいて特徴づけることができる。本明細書で使用される場合、「動的選択性」という用語は、２種の異なる種の単一成分拡散係数、Ｄ（ｍ２／秒）の比率として定義される。これらの単一成分拡散係数は、所与の純粋な気体成分に対する所与の吸着剤に関して測定される輸送拡散係数として知られている。そのために、例えば、成分Ｂに対する成分Ａの特定の吸着剤に関する動的選択性は、ＤＡ／ＤＢと等しいであろう。材料の単一成分拡散係数は、吸着材料の技術において周知の試験によって決定することができる。動的拡散係数を測定するための好ましい方法は、Ｒｅｙｅｓらによって、“Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｎｄ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｏｌｉｄｓ”，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ．１０１，ｐａｇｅｓ ６１４−６２２，１９９７に記載される周波数応答技術による。
他の態様において、吸着剤の選択性は、追加的にまたは代わりに、２種以上の流体成分に関する「平衡選択性」に基づいて特徴づけることができる。本明細書で使用される場合、「平衡選択性」という用語は、所与の純粋な成分に対する所与の吸着剤に関する吸着等温線の線形部分または「ヘンリーレジーム」における吸着剤への単一成分の吸収（μモル／ｇ）対圧力（トール）の勾配に関して定義される。この線の勾配は、本明細書中、「ヘンリー定数」または「平衡吸収勾配」または「Ｈ」と記載される。「平衡選択性」は、特定の吸着剤に対する供給物中の異なる成分のヘンリー定数の２成分（または対）比較に関して定義される。そのために、例えば、成分Ｂに対する成分Ａの特定の吸着剤に関する平衡選択性は、ＨＡ／ＨＢであろう。
分子（または原子）の動的直径、ＩＴＱ−５５に対する分子（または原子）の親和性およびゼオライトの細孔網目構造のサイズの間の関係が適切であることができるプロセスの別の例は、膜を使用する流体流からの成分の選択的分離である。膜分離は、主に膜の動的選択性に基づいて実行することができる。吸着剤とは異なって、膜を通過して浸透物を形成するいずれの流体成分も周期的または連続的に除去することができる。例えば、膜の浸透側をスイープ流に暴露することができる。これによって、膜の浸透側における蓄積からの成分の実質的な濃縮を防ぐことができ、残留側から浸透側への興味深い流体成分の輸送が増加または最大化される。
特記されない限り、「膜選択性」という用語は、本明細書で使用される場合、供給流における成分のモル濃度の２成分（対）比較、ならびに特定のシステム操作条件および供給流組成での膜分離間に膜を通過し、浸透物を形成するこれらの成分の全モル数に基づく。成分Ａ、成分Ｂ、および追加成分を含有する供給物に関して、成分Ｂよりも成分Ａに対してより高い「選択性」を有する膜は、膜分離間の様々な時間において、および／または膜分離の最後において、比率：ＸＢ＝（浸透物におけるＢのモル濃度）／（供給物におけるＢのモル濃度）より高い比率：ＸＡ＝（浸透物におけるＡのモル濃度）／（供給物におけるＡのモル濃度）を有するであろう。したがって、１より高い成分Ｂに対する成分Ａに対する選択性を有する膜に関して、選択性＝ＸＡ／ＸＢ（ＸＡ＞ＸＢである場合）である。
分子（または原子）の動的直径、ＩＴＱ−５５に対する分子（または原子）の親和性およびゼオライトの細孔網目構造のサイズの間の関係が適切であることができるプロセスのさらに別の例は、流体成分の貯蔵である。貯蔵の状況において、貯蔵するための流体成分が、流体成分の十分に純粋な流れの一部として貯蔵（吸着剤）構造に暴露される場合、成分の動的直径および／またはＩＴＱ−５５に対する成分の相対的親和性は、成分が細孔網目構造に入ることができる限り、それほど重要でなくてもよい。しかしながら、貯蔵するための流体成分が多成分流の一部として導入される場合、貯蔵構造を充填する能力は、望ましい成分の貯蔵構造（動的または平衡）の選択性次第となる可能性がある。追加的に、貯蔵期間に、貯蔵構造のための貯蔵条件を変更する能力は、貯蔵期間に貯蔵構造を出る成分の能力を減少または最小化することによってなど、貯蔵構造内で流体成分を維持することにおいて有益となる可能性がある。
ゼオライトＩＴＱ−５５の細孔網目構造における最小８員環径に基づき、周囲条件（すなわち、２０℃および０．１ＭＰａａ）においてゼオライトを使用して吸着および／または分離することができる流体成分は、約０．４０ｎｍ以下、または約０．３８ｎｍ以下の動的直径などの相対的に小さい動的直径を有する成分に相当することができる。以下の分子（および希ガス原子）のリストは、ゼオライトＩＴＱ−５５を使用して吸着および／または分離することができる成分のリストを提供する。以下のリストは、徹底的であるように意図されない。このリストは概略的に、記載された成分の動的直径の以前に決定された値に基づく。これらの以前に決定された値の多くは、球対称分子の仮定に基づくことは留意される。結果として、以下のリストに示される順序は、必ずしも実際の動的選択性に対応し得ない。例えば、リストに示されるように、Ｈ２ＯおよびＨ２の動的直径の文献値は同等であるが、Ｈ２Ｏがより小さい動的直径を有することがある。しかしながら、実際には、Ｈ２は、いくつかの吸着および／または分離条件下で、吸着に関して動的に好ましくなり得る。
次の分子および原子は、一般に、動的直径がメタン未満である：Ｈｅ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２、Ｎｅ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＯ２、Ｃ２Ｈ２、Ａｒ、ＮＯ２、Ｏ２、Ｂｒ２、ＨＢｒ、ＮＨ３、Ｈ２Ｓ、ＳＯ２、ＣＳ２、Ｋｒ、Ｎ２、ＣＯ。このリストに加えて、（球対称分子の仮定の下）メタンよりも大きい見掛けの動的直径を有するエチレンおよびホルムアルデヒドも、ゼオライトＩＴＱ−５５によって吸着および／または分離することができることが留意される。エチレンおよびホルムアルデヒドは有効に平面分子であり、したがって、球対称分子の仮定がそれほど適切ではないことが指摘される。同様に、アセチレンなどの分子は、球対称分子仮定によって表されることが少ないであろう。特定の理論によって拘束されないが、メタンの動的直径は、（正四面体対称性に基づいて）メタン分子のほぼ球形の形状のため、メタンのいずれかの軸に沿って、０．３８ｎｍまたは０．４０ｎｍと同等であると考えられる。それと対照して、アセチレン、エチレンおよびホルムアルデヒドなどの分子の動的直径は、分子の配向によって異なると考えられる。したがって、（球対称分子の仮定の下で）エチレンおよびホルムアルデヒドの見掛けの動的直径はメタンより大きくなり得るが、適切に配向されたエチレンまたはホルムアルデヒド分子は、より小さい動的断面に存在することができ、それによって、これらの分子がＩＴＱ−５５細孔網目構造に入ることを可能にする。
いくつかの態様において、ゼオライトＩＴＱ−５５が成分間に十分な選択性を提供することができる成分の吸着および／または分離のためにゼオライトＩＴＱ−５５を使用することが望ましいことが可能である。例えば、ＩＴＱ−５５の使用によって、少なくとも約５、または少なくとも約１０、または少なくとも約２０、または少なくとも約３０の吸着または膜を介しての分離のいずれかに関して、第２の流体成分に対する第１の流体成分の選択性を提供することができる。
（吸着または膜分離のいずれかを介して）実行可能な分離の例には、限定されないが、以下が含まれる。
ａ）炭化水素、アルコールおよび／または３個以上の重（非水素）原子を有する他の有機化合物からのＣＯ２および／またはＣＯの分離、例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、天然ガス、排ガス（又は煙道ガス）、天然ガス液体またはそれらの組合せからのＣＯ２および／またはＣＯの分離。ＩＴＱ−５５による炭化水素の低い、または最小の吸着のため、この分離は、温度が炭化水素の吸着を実質的に最小にするために十分低い限り、任意の都合の良い条件下で実行することができる。
ｂ）窒素からのＣＯ２および／またはＣＯの分離。任意選択的に、この分離は、動的分離条件または平衡分離条件のいずれかの下での分離の選択性をさらに改善するために、０℃より低い（または℃より実質的に低い）温度および低圧から中圧において実行することができる。
ｃ）３個以上の重（非水素）原子を有する有機化合物からのエチレン、ホルムアルデヒドおよび／またはアセチレンの分離。ＩＴＱ−５５によるより大きい炭化水素および／または有機化合物の低い、または最小の吸着のため、この分離は、温度が、より大きい炭化水素および／または有機化合物の吸着を実質的に最小にするために十分低い限り、任意の都合の良い条件下で実行することができる。
ｄ）エチレン、メタンおよび／またはエタンからのアセチレンの分離。
ｅ）排ガスからのＮＯ２および／またはＳＯ２の分離。排ガスは、様々な炭化水素を含有することができる。ＩＴＱ−５５による炭化水素の低い、または最小の吸着のため、この分離は、温度が炭化水素の吸着を実質的に最小にするために十分低い限り、任意の都合の良い条件下で実行することができる。
ｆ）ＳＯ２からのＮＯ２の分離。この分離は、任意選択的に、周囲温度以上において、動的分離または平衡分離として実行することができる。あるいは、周囲より低い温度で分離を実行することができる。
ｇ）他の成分からのＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｃｌ２および／またはＢｒ２の分離。
ｈ）メタン、天然ガス、天然ガス液体（Ｃ２＋）、他の炭化水素および／または３個以上の重原子（又はヘヴィアトム）（すなわち、水素以外の原子）を有する他の有機化合物からのＮ２の分離。ＩＴＱ−５５による炭化水素の低い、または最小の吸着のため、この分離は、温度が炭化水素の吸着を実質的に最小にするために十分低い限り、任意の好都合な条件下で実行することができる。追加的にまたは代わりとして、動的選択性に基づき、任意の好都合な操作条件において分離を実行することができる。これは、従来の方法では、しばしば、低温条件における分離が関与するため、炭化水素または有機化合物からＮ２を分離するための従来の方法とは対照的となる可能性がある。天然ガスに関して、天然ガスからのＮ２、Ｈ２Ｓおよび／またはＣＯ２の分離は、天然ガスの液化前、天然ガスの液化後またはそれらの組合せにおいて実行することができることは留意される。
ｉ）Ｎ２または空気からのＯ２の分離。この分離は、任意選択的に周囲温度以上において、動的分離または平衡分離として、または任意選択的に周囲より低い温度において実行することができる。いくつかの態様において、この分離条件は、従来の方法では、しばしば、低温条件における分離が関与するため、Ｎ２または空気からＯ２を分離するための従来の方法とは対照的となる可能性がある。
ｊ）合成ガス分離。一例は、ＩＴＱ−５５によるメタンの減少または最小化された吸着によって促進することができる、ＣＯ、ＣＯ２およびＨ２などの他の合成ガス成分からのメタンの分離である。別の例は、Ｈ２の小さい動的直径による動的分離として任意選択的に実行することができる、他の合成ガス成分からのＨ２の分離である。任意選択的に、Ｈ２生成物流の形成に関する選択性を改善するため、（液体として水を分離するために温度を低下させることなどによって）水を合成ガスから分離することができる。
ｋ）メタンおよび／または他の化合物からのＣＯの分離。ＩＴＱ−５５による炭化水素の低い、または最小の吸着のため、典型的な炭化水素および／または有機化合物からの分離は、温度が炭化水素の吸着を実質的に最小にするために十分低い限り、任意の都合の良い条件下で実行することができる。
ｌ）水、炭化水素、Ｎ２、ＣＯ２、ＮＨ３、ＣＯ、他のガス成分またはそれらの組合せからのＨ２の分離。
ｍ）水、炭化水素、天然ガス、Ｎ２、ＣＯ２、ＣＯ、他のガス成分またはそれらの組合せからのＨｅの分離。
ｎ）空気および／または他のガス成分からのＮｅ、Ａｒおよび／またはＫｒの分離。
ｏ）より大きい動的直径および／またはＩＴＱ−５５に対するより低い親和性を有する成分からのＮＨ３の分離。
ｐ）天然ガス供給流中のメタンおよび他のより高分子量の炭化水素からのＣＯ２の分離。
ｑ）天然ガス供給流中のメタンおよび他のより高分子量の炭化水素からのＨ２Ｏの分離。
ｒ）天然ガス供給流中のメタンおよび他のより高分子量の炭化水素からのＮ２の分離。
ｓ）天然ガス供給流中のメタンおよび他のより高分子量の炭化水素からのＨ２Ｏ、Ｎ２またはそれらの組合せの分離。
ｔ）天然ガス供給流中のメタンおよび他のより高分子量の炭化水素からのＨ２Ｓの分離。
ｕ）より大きい動的直径を有する成分からのＣＳ２および／またはＣＯＳの分離。
ｖ）より大きい分子量の炭化水素および有機化合物からのメタノールおよび／またはジメチルエーテルの分離。
ｗ）メタン、エタン、エチレン、アセチレンおよび／またはホルムアルデヒドからのメタノールおよび／またはジメチルエーテルの分離。
ｘ）より大きい分子量の炭化水素および有機化合物からのメタンまたはエタンの分離。
ｙ）メタンならびに／または他のより高分子量の炭化水素および／もしくは３個以上の重（非水素）原子を有する他の有機化合物からのＨ２Ｓおよび／もしくはＨ２Ｏの分離。
吸着剤分離（スイングプロセスを含む）
気体分離（または他の流体分離）は、種々の産業において重要であり、かつ典型的に、混合物の容易に吸着されない成分に対して、より容易に吸着される成分を流すことによって達成することができる。圧力スイング吸着（ＰＳＡ）または温度スイング吸着（ＴＳＡ）などのスイング吸着は、商業的に重要な分離手法の一例である。ＰＳＡプロセスは、圧力下で流体が微孔性吸着剤材料の細孔構造内またはポリマー材料の自由体積内に吸着される傾向があるという事実に依存する。圧力が高いほど、より多くの流体が吸着される。圧力が低下すると、流体は放出されるか、または脱着される。異なる流体が異なる程度まで吸着剤のミクロ細孔または自由体積を充填する傾向があるため、混合物中の流体を分離するためにＰＳＡプロセスを使用することができる。例えば、メタンよりも多くの窒素が充填する天然ガスなどの気体混合物が、圧力下で、ポリマーまたは微孔性吸着剤を含有する容器に通される場合、窒素の一部または全部は吸着剤床に留まり、および容器から出る気体はメタンが豊富であろう。吸着剤床が、その窒素吸着能力の限界に達した時、圧力を低下させて、吸着された窒素を放出することによって再生することができる。これは次いで別のサイクルのために使用される。
別の重要な流体分離技術は、温度スイング吸着（ＴＳＡ）である。ＴＳＡプロセスも、圧力下で流体が微孔性吸着剤材料の細孔構造内またはポリマー材料の自由体積内に吸着される傾向があるという事実に依存する。吸着剤の温度が増加すると、流体は放出されるか、または脱着される。吸着剤床の温度を周期的にスイングすることによって、流体混合物の１種以上の成分を選択的に吸収する吸着剤を用いて使用する場合、ＴＳＡプロセスを使用して混合物中の流体を分離することができる。
吸着された生成物流を形成するための圧力および／または温度のスイングに加えて、吸着剤を置換流体流に暴露することによって吸着生成物流の形成を促進することができる。入力流からの成分の選択的吸着による分離の実行後、選択的に吸着された成分を、吸着に関してより高い親和性を有する他の流体成分と置き換えることによって、吸着された成分を少なくとも一部分脱着することができる。この追加的な流体成分を、置換流体成分と記載することができる。任意選択的に、置換流体成分は、濃縮および／または相分離などによって、選択的に吸着された成分から容易に分離することができる。
ＰＳＡ系のための吸着剤は、通常、それらの大きい表面積のために選択される、非常に多孔性の材料である。典型的な吸着剤は、活性炭、シリカゲル、アルミナおよびゼオライトである。いくつかの場合、ポリマー材料を吸着剤材料として使用することができる。微孔性材料の内部表面上に吸着された流体は、１つのみ、または最大でいくつかの分子の厚さを有する層からなり得るが、１グラム当たり数百平方メートルの表面積によって、気体中の吸着剤の重量の有意な部分の吸着が可能となる。吸着剤のミクロ細孔または開放体積を選択的に充填する分子種は、典型的に、「重」成分として記載され、および吸着剤のミクロ細孔または開放体積を選択的に充填しない分子種は、通常、「軽」成分として記載される。
本発明の実施において、様々な種類のスイング吸着を使用することができる。そのようなスイング吸着プロセスの非限定的な例としては、熱スイング吸着（ＴＳＡ）、ならびに従来の圧力スイング吸着（ＰＳＡ）および分圧スイングまたは置換パージ吸着（ＰＰＳＡ）技術を含む様々な種類の圧力スイング吸着が含まれる。これらのスイング吸着プロセスは、急速サイクルで実行することができ、その場合、それらは、急速サイクル熱スイング吸着（ＲＣＴＳＡ）、急速サイクル圧力スイング吸着（ＲＣＰＳＡ）および急速サイクル分圧スイングまたは置換パージ吸着（ＲＣＰＰＳＡ）技術として記載される。スイング吸着プロセスという用語は、これらのプロセスの組合せを含む、これらのプロセス（すなわち、ＴＳＡ、ＰＳＡ、ＰＰＳＡ、ＲＣＴＳＡ、ＲＣＰＳＡおよびＲＣＰＰＳＡ）の全てが含まれるものと解釈される。そのようなプロセスは、固体吸着剤材料との気体混合物の効率的な接触が必要とされる。
従来の吸着剤コンタクタを含む、任意の適切な吸着剤コンタクタを本発明の実施において使用することができるが、いくつかの態様において、構造化された平行チャネコンタクタを利用することができる。吸着剤または他の活性材料がその上に保持される固定表面を含む平行チャネルコンタクタの構造は、吸着剤ビーズまたは押出成形吸着剤粒子を含有する容器などの、以前の従来の気体分離法を上回る有意な利点を提供することができる。平行チャネルコンタクタによって、スイング吸着プロセスにおいて達成された軽成分（すなわち、優先的に吸着されない成分）の全回収率は、プロセスに導入された軽成分の含有量の約８０体積％より高いか、または約８５体積％より高いか、または約９０体積％より高いか、または約９５体積％より高いことが可能である。軽成分の回収率は、供給流中の軽成分の時間平均モル流量によって割られた生成物流中の軽成分の時間平均モル流量として定義される。同様に、重成分（すなわち、優先的に吸着される成分）の回収率は、供給流中の重成分の時間平均モル流量によって割られた生成物流中の重成分の時間平均モル流量として定義される。
チャネルは、「フローチャネル」、「流体フローチャネル」または「気体フローチャネル」として記載されることもあり、これは、気体または他の流体が通過することを可能にするコンタクタ内の通路である。一般に、フローチャネルは、比較的高い表面積と連結した比較的低い流体抵抗を提供する。フローチャネル長さは、少なくとも流体速度の関数である質量輸送領域、および表面積対チャネル体積比を提供するために十分であるべきである。チャネルは、好ましくは、チャネルにおける圧力低下を最小にするように構成される。多くの実施形態において、コンタクタの第１の末端においてチャネルに入る流体流フラクションは、第２の末端を出た後にフラクションが再結合するまで、第１の末端で別のチャネルに入る他の任意の流体フラクションと連通しない。実質的に全てのチャネルが完全に利用されること、および質量輸送領域が実質的に均等に含有されることを確実にするチャンネル均一性があることは重要である。過度のチャネル不整合性がある場合、生産性および気体／流体純度の両方が悪化するであろう。１つのフローチャネルが隣接するフローチャネルより大きい場合、早期の生成物破過が生じ得、それによって、容認できない純度レベルへの生成物ガスの純度の減少が導かれる。さらに、１分当たり約５０サイクル（ｃｐｍ）より高いサイクル周期数でのデバイス操作は、より低い１分当たりのサイクルにおいて操作される場合よりも高いフローチャネル均一性および低い圧力低下を必要とする。さらに、非常に大きい圧力低下が床を横切って生じる場合、１００ｃｐｍより高い範囲などのより高いサイクル周期数は容易に達成されない。
平行チャネルコンタクタの寸法および幾何学的形状は、スイング吸着プロセス機器における使用に適切な任意の寸法または幾何学形状であることが可能である。幾何学形状の非限定的な例としては、モノリスの一端から他端まで延在する複数の実質的に平行なチャネルを有する種々の形成モノリス、複数の管状メンバー；それぞれのシート間にスペーサーを含む、または含まない吸着剤シートの積層された層；多層らせん状ロール、中空繊維の束、および実質的に平行な固体繊維の束が含まれる。吸着剤はこれらの幾何学形状上にコーティングされることができるか、または多くの例において、この形状を吸着剤材料および適切な結合剤から直接形成することができる。吸着剤／結合剤から直接形成された幾何学形状の例は、モノリスへのゼオライト／ポリマー複合材の押出であろう。吸着剤から直接形成された別の幾何学形状の例は、ゼオライト／ポリマー複合材から製造された押出成形または紡糸中空繊維であろう。吸着剤でコーティングされる幾何学形状の例は、微孔性、低メソ細孔、吸着剤フィルム、例えば、ゼオライトフィルムによってコーティングされた平坦な薄鋼板であろう。直接形成またはコーティングされた吸着剤層は、それ自体で複数の層、または同一もしくは異なる吸着剤材料へと構造化されることができる。多層吸着剤シート構造は、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００６／０１６９１４２号明細書に教示される。
フローチャネルの寸法は、フローチャネルに沿った圧力低下の考慮から計算することができる。フローチャネルが、約５０〜約１，０００ミクロン、好ましくは、約５〜約２５０ミクロンのチャンネルギャップを有することが好ましい。いくつかのＲＣＰＳＡ用途において、吸着剤シートが一緒にラミネートされる時にフローチャネルが形成される。典型的に、ＲＣＰＳＡ用途の吸着剤ラミネートは、約０．５センチメートル〜約１０メートル、より典型的に、約１０ｃｍ〜約１メートルのフローチャネル長さおよび約５０〜約２５０ミクロンのチャネルギャップを有する。チャンネルは、スペーサーまたはペーサーの役割を果たすメッシュを含有し得る。ラミネートされた吸着剤に関して、吸着剤ラミネートの間に分離を定義する構造または材料であるスペーサーを使用することができる。本発明で使用することができるスペーサーの種類の非限定的な例は、寸法的に正確なプラスチック、金属、ガラスまたは炭素メッシュ；プラスチックフィルムまたは金属箔；プラスチック、金属、ガラス、セラミックまたは炭素繊維およびスレッド；セラミックピラー；プラスチック、ガラス、セラミックもしくは金属スフィア、またはディスク；あるいはそれらの組合せから構成されるものである。吸着剤ラミネートは、少なくとも約１５０ｃｐｍまでのＰＳＡサイクル周期数のデバイス操作で使用される。フローチャネル長さはサイクル速度と関連づけられてよい。約２０〜約４０ｃｐｍなどのより低いサイクル速度において、フローチャネル長さは、１メートル程度の長さであることができるか、または１メートルより長く、約１０メートルまでであることができる。約４０ｃｐｍをより高いサイクル速度に関して、フローチャネル長さは典型的に減少し、および約１０センチ〜約１メートルの範囲で変動してよい。より長いフローチャネル長さを、より低速のサイクルＰＳＡプロセスのために使用することができる。急速サイクルＴＳＡプロセスは急速サイクルＰＳＡプロセスよりも低速である傾向があり、およびそのようなより長いフローチャネル長さをＴＳＡプロセスによって使用することができる。
種々の態様において、吸着剤コンタクタは、非常に低体積分率の開放メソ細孔およびマクロ細孔を含有することができる。例えば、構造化された床吸着剤コンタクタなどの吸着剤コンタクタは、それらの細孔体積の約２０体積％未満、または１５体積％未満、または約１０体積％未満、または約５体積％未満をメソ細孔およびマクロ細孔径範囲の開放細孔において含有することができる。メソ細孔は、２０〜５００オングストローム径範囲の径を有する細孔であるとＩＵＰＡＣによって定義される（および本明細書に定義される）。マクロ細孔は、約５００オングストロームより大きく、かつ約１ミクロン未満の径を有する細孔として定義される。入力気体（または流体）流がコンタクタに暴露されることを可能にするコンタクタ内のフローチャネルは、典型的に、径が約１ミクロンより大きいことが可能であり、したがって、マクロ細孔体積の一部としては考えられないことに留意すべきである。開放細孔は、ブロッキング剤によって占拠されておらず、かつ本質的に非選択的に気体混合物の成分によって占拠されることが可能であるメソ細孔およびマクロ細孔として定義される。以下に記載される様々な試験方法を使用して、コンタクタの構造次第で、コンタクタ中の開放細孔の体積分率を測定することができる。
コンタクタの開放メソ細孔およびマクロ細孔の体積分率を決定するための好ましい試験は、以下の通りに定義され、かつコンタクタによって吸着された凝縮性蒸気の等温線の分析が含まれる。試験温度において約０．１トールより高い蒸気圧を有する液体を使用して、凝縮性蒸気を生じることができる。約２０℃において、水、ヘキサン、トリメチルベンゼン、トルエン、キシレンおよびイソオクタンは十分の高い蒸気圧を有し、それらを凝縮性蒸気として使用することができる。等温線の吸着枝において、毛管凝縮によって空のミクロ細孔、メソ細孔および多くの空のマクロ細孔容量が液体で充填する。脱着の間、液体で充填されたミクロ細孔、メソ細孔およびマクロ細孔は空にされる。等温線の吸着および脱着枝の間にヒステリシスがあることは周知である。吸着等温線の詳細な分析は、一部、当業者に周知のケルビン等式に依存する。詳細な分析によって、構造化された吸着剤におけるメソ細孔およびマクロ細孔の体積分率、ならびにいくらかの範囲まで、開放メソ細孔およびマクロ細孔の径分布が提供される。
コンタクタの開放細孔体積は上記の試験手順によって決定されるが、試料中のメソ細孔およびマクロ細孔の相対的な体積を確認するために、走査型電子顕微鏡が使用されてもよい。走査型電子顕微鏡が使用される場合、コンタクタの表面積および断面が像化されるであろう。
開放メソ細孔およびマクロ細孔体積は、任意のブロッキング剤によって充填されておらず、かつ非選択的であり、したがって、気体混合物の全ての成分によって本質的に占拠されることが可能である全てのメソ細孔およびマクロ細孔の体積分率を含む。本発明の実施において使用することが可能であるブロッキング剤の非限定的な例には、ポリマー、微孔性材料、固体炭化水素、ならびに開放メソ細孔およびマクロ細孔空間を充填することができるが、なお分子を選択的吸着剤のミクロ細孔へと輸送することが可能な液体が含まれる。ブロッキング剤がポリマーまたは液体である場合、ブロッキング剤の分子径が、吸着剤のミクロ細孔に有意に侵入しないように十分大きいが、メソ細孔およびマクロ細孔を充填するほどは大きくないことが好ましい。固体ブロッキング剤が使用される場合、固体の粒径は、吸着剤の任意の選択的ミクロ細孔より大きいが、メソおよびマクロ細孔より小さい。そのようなものとして、ブロッキング剤は、吸着剤に存在し得るミクロ細孔を有意に塞ぐか、または充填することなく、メソおよびマクロ細孔に適合可能である。
ブロッキング剤は、吸着剤の開放メソおよびマクロ細孔の体積分率が上記必要条件を満たす範囲まで、吸着剤の開放メソおよびマクロ細孔を充填する。ブロッキング剤として使用可能であるポリマーの非限定的な例としては、ポリイミド、ポリスルホンおよびシリコンゴムが含まれる。ブロッキング剤として使用可能である液体の非限定的な例としては、アミン、１，３，５−トリメチルベンゼンなどの芳香族、およびヘプタメチルノナンなどの分枝鎖飽和炭化水素、ならびに約５〜約６０の範囲の炭素数を有する液体炭化水素が含まれる。液体ブロッキング剤が使用される場合、液体ブロッキン剤によって供給気体を飽和するか、またはほぼ飽和することが有利である。固体ブロッキング剤の非限定的例としては、ワックスおよび１０〜１０００の範囲の炭素数を有するものなどの炭化水素が含まれる。本発明の実施において使用可能である微孔性材料の非限定的な例としては、本発明の選択的構造化吸着剤のものより大きい細孔径を有する微孔性炭素およびゼオライトが含まれる。ブロッキング剤が配合された吸着剤の例としては、実質的に全ての空隙が液体によって充填される（すなわち、層において得られるマクロおよびメソ細孔は約２０％未満である）ように液体で充填されたゼオライト粒子間の間隙において約３０％のメソ細孔およびマクロ細孔体積を有するシリカまたはアルミナ結合ゼオライト層である。いくつかの場合、ブロッキング剤は連続的網目構造を形成し、かつ吸着剤は、微孔性材料がブロッキング剤内に埋め込まれた複合材である。そのような構造の非限定的な例は、ポリマーが連続的であり、かつ複合材が開放メソ細孔およびマクロ細孔において約２０体積％未満を有するゼオライト／ポリマー複合材である。
マクロ細孔を充填し、全体的な空隙または開放体積を減少するメソ細孔材料を使用する吸着剤を配合することも可能である。そのような構造の例は、得られるメソ細孔およびマクロ細孔体積が約２０体積％未満であるように、メソ細孔ゾルゲルで充填される約３０体積％のマクロ細孔を有する吸着剤であろう。
ＩＴＱ−５５を含んでなる吸着剤構造を使用することができるプロセスの例は、スイング吸着プロセスである。スイング吸着プロセスは、吸着ステップ（又は吸着工程）と、それに続いて、吸着された成分を再生する脱着ステップ（又は脱着ステップ）とを含むことができる。吸着ステップの間、「重」成分が選択的に吸着され、および弱く吸着された（すなわち、「軽」）成分は床を通過し、生成物気体を形成する。同時に２種以上の汚染物質を除去することが可能であるが、便宜上、選択的な吸着によって除去される成分は単数で記載され、および汚染物質または重成分と記載される。スイング吸着プロセスにおいて、混合気体は第１の容器中で第１の吸着床上を通過し、および軽成分が豊富な生成物流が、汚染物質または重成分によって消耗された床から出現するが、汚染物質または重成分は床に吸着されたまま残る。事前に決められた時間の後、または汚染物質もしくは重成分の破過が観察される時、精製を継続するために、気体混合物の流れを第２の容器の第２の吸着床に切り替えられる。第２の床が吸着に使用される間、吸着された汚染物質または重成分は、圧力の低下によって第１の吸着床から除去される。いくつかの実施形態において、圧力低下は、重成分の脱着を補助するための気体の逆流に付随して生じる。容器の圧力が低下すると、床に以前に吸着された重成分は次第に脱着し、重成分が豊富な生成物流が生じる。脱着が完了したら、吸着剤床を不活性気体流、例えば、窒素またはプロセス気体の精製された流れによってパージしてもよい。パージングは、プロセス供給流よりも温度が高いパージ流の使用によっても促進され得る。
第２の床における破過の後、および第１の油かが再び吸着で使用できるように再生された後、気体混合物の流れを第１の床に切り替え、および第２の床を再生する。全サイクル時間は、気体混合物が第１のサイクルにおいて第１の床に最初に導入される時から、気体混合物がその直後の連続的に生じるサイクルにおいて第１の床に最初に導入される時、すなわち、第１の床の単一再生後までの時間の長さである。第２の容器に加えて、第３、第４、第５などの容器を使用することは、吸着時間が短いが、脱着時間が長い場合のサイクル時間の増加のために有用となることが可能である。
いくつかの態様において、ＲＣＰＳＡプロセスを分離のために使用することができる。ＲＣＰＳＡの全サイクル時間は、約３０秒未満、好ましくは約１５秒未満、より好ましくは約１０秒未満、さらにより好ましくは約５秒未満、およびなおより好ましくは約１秒未満であり得る。さらに、急速サイクル圧力スイング吸着ユニットは、限定されないが、モノリス、ラミネートおよび中空繊維などの構造化材料などの実質的に異なる吸着剤の使用を可能にする。
吸着剤コンタクタは、任意選択的に、圧力スイング吸着プロセスの吸着ステップおよび脱着ステップの両方の間のコンタクタの吸着剤の加熱および冷却を制御するのに役立つサーマルマス（熱伝達）材料を含有してもよい。吸着間の加熱は、吸着剤に入っている分子の吸着熱によって生じる。任意のサーマルマス材料も、脱着ステップ間のコンタクタの冷却の制御に役立つ。サーマルマスは、コンタクタのフローチャネルに組み込まれるか、吸着剤自体に組み込まれるか、またはフローチャネルの壁体の一部として組み込まれることができる。それが吸着剤に組み込まれる場合、それは、吸着剤層全体に分散された固体材料であることができるか、または吸着剤内の層として含まれることができる。それがフローチャネルの壁体の一部として組み込まれる場合、吸着剤は壁体上に堆積されるか、または形成される。本発明の実施において、任意の適切な材料をサーマルマス材料として使用することができる。そのような材料の非限定的な例としては、金属、セラミックおよびポリマーが含まれる。好ましい材料の非限定的な例としては、鉄鋼、銅およびアルミニウムが含まれる。好ましいセラミックの非限定的な例としては、シリカ、アルミナおよびジルコニアが含まれる。本発明の実施において使用可能な好ましいポリマーの例は、ポリイミドである。吸着ステップ間に温度上昇が制限される範囲次第で、使用されるサーマルマス材料は、コンタクタの微孔性吸着剤の質量の約０〜約２５倍の範囲であることが可能である。コンタクタ中のサーマルマスの量の好ましい範囲は、コンタクタの微孔性吸着剤の質量の約０〜５倍の範囲である。サーマルマス材料の量のより好ましい範囲は、微孔性吸着剤材料の質量の約０〜２倍の範囲、最も好ましくは、コンタクタの微孔性材料の質量の約０〜１倍の範囲である。
スイング吸着プロセスの全体的な吸着速度は、フローチャネルから吸着剤への質量輸送速度によって特徴づけられる。吸着剤の体積の大部分がそのプロセスで利用されるように、除去される種（すなわち、重成分）の質量輸送速度が十分高いことが望ましい。吸着剤は選択的に重成分をガ気体流から除去するため、吸着剤層の非能率的な使用は、軽成分の回収を低下し、および／または軽生成物流の純度を減少させる可能性がある。本明細書に記載のコンタクタの使用によって、微孔性範囲にあるであろう吸着剤の体積の大部分が重成分の吸着および脱着において効率的に使用されるように、メソおよびマクロ細孔の低体積分率の吸着剤を配合することが可能である。これを実施する１つの方法は、吸着剤層の厚さが、重成分の質量輸送係数ならびにプロセスの吸着および脱着ステップの時間によって設定される十分に均一な厚さの吸着剤を有することである。厚さ均一性は、吸着剤の厚さ測定から、またはそれが製造される方法から評価することができる。吸着剤の均一性が、その厚さの標準偏差が平均厚さの約２５％未満であるようなものであることが好ましい。より好ましくは、吸着剤の厚さの標準偏差は、平均厚さの約１５％未満である。吸着剤の厚さの標準偏差が平均厚さの約５％未満であることは、さらにいっそう好ましい。
これらの質量輸送速度定数の計算は当業者に周知であり、および標準試験データから当業者によって誘導され得る。参照によって本明細書に組み込まれるＤ．Ｍ．Ｒｕｔｈｖｅｎ＆Ｃ．Ｔｈａｅｒｏｎ，Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｐａｓｓａｇｅ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｃｏｎｔａｃｔｏｒ，Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １２（１９９７）４３−６０では、質量輸送が、吸着剤の厚さ、チャネルギャップおよびプロセスのサイクル時間によって影響を受ける多くの態様を明らかにする。また、参照によって本明細書に組み込まれるＭｏｒｅａｕらへの米国特許第６，６０７，５８４号明細書は、従来のＰＳＡに使用される所与の吸着剤および試験標準組成物のこれらの輸送速度および関連する係数を計算するための詳細を記載している。
本明細書の図６は、微孔性吸着剤および結合剤から直接形成され、かつ複数の平行流チャネルを含有するモノリスの形態の平行チャネルコンタクタを表す。押出成形プロセスによって、多種多様なモノリス形状を直接形成することができる。円筒状モノリス１の例を、本明細書の図１に概略的に示す。円筒状モノリス１は、複数の平行流チャネル３を含有する。これらのフローチャネル３は、所与のコンタクタの全てのチャネルが実質的に同一サイズのチャネルギャップを有する限り、約５〜約１，０００ミクロン、好ましくは、約５０〜約２５０ミクロンのチャネルギャップを有することができる。チャネルは、限定されないが、円形、正方形、三角形および六角形を含む様々な形状を有するように形成されることができる。チャネル間の空間は吸着剤５によって占拠される。示されるようにチャネル３はモノリスの体積の約２５％を占拠し、かつ吸着剤５はモノリスの体積の約７５％を占拠する。吸着剤５は、モノリスの体積の約５０％〜約９８％を占拠することができる。吸着剤の有効な厚さは、吸着剤５およびチャネル構造によって占拠された体積分率から定義されることができる。
吸着剤の有効な厚さ＝１／２チャネル直径＊（吸着剤の体積分率）／（チャネルの体積分率）
本明細書の図６のモノリスに関して、吸着剤の有効な厚さは供給チャネルの直径の約１．５倍であるであろう。チャネル直径が約５０〜約２５０ミクロンの範囲である場合、吸着剤層の厚さは、全コンタクタが吸着剤から構成されていない場合、約２５〜約２，５００ミクロンの範囲であることが好ましい。直径５０ミクロンのチャネルに関して、吸着剤層の厚さの好ましい範囲は、約２５〜約３００ミクロン、より好ましい範囲は約５０〜約２５０ミクロンである。図７は、吸着剤５および結合剤から全体的に形成されたフローチャネルの壁体を有するモノリスの長さを通して延在する供給チャネル３を示す長軸に沿っての断面図である。図７の供給チャネル３および吸着剤層５の小断面を拡大する概略図を、本明細書の図８に示す。吸着剤層は、微孔性吸着剤またはポリマー粒子７；ヒートシンクとして機能する固体粒子（サーマルマス）９、ブロッキング剤ならびに開放媽祖細孔およびミクロ細孔１１から構成される。示されるように、微孔性吸着剤またはポリマー粒子７は、吸着剤層の体積の約６０％を占拠し、サーマルマス９の粒子は体積の約５％を占拠する。この構成において、間隙率（フローチャネル）は、ミクロ細孔吸着剤またはポリマー粒子によって占拠された体積の約５５％である。ミクロ細孔吸着剤５またはポリマー粒子７の体積は、吸着剤層の体積の約２５％〜吸着剤層の体積の約９８％の範囲であることが可能である。実際に、熱を制御するために使用される固体粒子９の体積分率は、吸着剤層の約０％〜約７５％、好ましくは約５％〜約７５％、より好ましいくは約１０％〜約６０％の範囲であろう。ブロッキング剤１３は、吸着剤層５の開放メソ細孔およびマクロ細孔１１の体積分率が約２０％未満であるように、粒子間に残る空間または空隙の所望の量を充填する。
（主に拡散制御される）動的分離に依拠する気体分離プロセスにおいてモノリスが使用される場合、ミクロ細孔吸着剤またはポリマー粒子７が実質的に同一サイズであることが有利である。動的に制御されたプロセスに関して、個々のミクロ細孔吸着剤またはポリマー粒子７の体積の標準偏差が平均粒子体積の１００％未満であることが好ましい。より好ましい実施形態において、個々のミクロ細孔吸着剤またはポリマー粒子７の体積の標準偏差は、平均粒子体積の５０％未満である。ゼオライト吸着剤の粒径分布は、粒子の合成のために使用される方法によって制御することができる。重力沈下カラムなどの方法を使用して、サイズによって事前に合成された微孔性吸着剤粒子を分離することも可能である。平衡制御分離においても、均一系のミクロ細孔吸着剤またはポリマー粒子を使用することは有利となり得る。
構造化ミクロ細孔吸着剤からモノリスを直接形成することができる方法はいくつかある。例えば、ミクロ細孔吸着剤がゼオライトである場合、有効量の固体結合剤、ゼオライトおよび吸着剤、固体熱制御粒子およびポリマーを含有する水性混合物を押出成形することによってモノリスを調製することができる。固体結合剤は、ゼオライトおよび固体熱制御粒子を一緒に結合するために使用されるコロイド状サイズのシリカまたはアルミナであることができる。固体結合剤の有効量は、典型的に、混合物に使用されるゼオライトおよび固体熱制御粒子の体積の約０．５％〜約５０％の範囲であろう。必要に応じて、水熱合成技術を使用して、後処理ステップ（又は後処理工程）においてシリカ結合剤材料をゼオライトに転換することができ、そのようなことから、それらは常に仕上げられたモノリスに存在しているというわけではない。レオロジー制御のため、およびグリーンな押出成形物に強度を与えるために、ポリマーが任意選択的に混合物に添加される。押出成形されたモノリスは、炉中で焼成することによって硬化され、そこで、水が蒸発し、ポリマーは燃焼除去され、それによって、所望の組成のモノリスが得られる。モノリスを硬化後、吸着剤層５は、約２０〜約４０体積％のメソ細孔およびマクロ細孔を有するであろう。これらの細孔の所定の量は、上記の通り、真空含浸などによって、その後のステップでブロッキング剤１３によって充填されることができる。
モノリスをミクロ細孔吸着剤から直接形成することができる別の方法は、ポリマーおよびミクロ細孔吸着剤を押出成形することによる。押出成形プロセスで使用するために好ましいミクロ細孔吸着剤は、炭素モレキュラーシーブおよびゼオライトである。押出成形プロセスに適切なポリマーの非限定的な例としては、エポキシ、熱可塑性プラスチックおよび硬化性ポリマー、例えば、追加の溶媒を用いずに押出成形することができるシリコンゴムである。これらのポリマーが押出成形プロセスで使用される場合、得られる生成物は、好ましくは、吸着剤層においてメソ細孔およびマクロ細孔の低い体積分率を有するであろう。
本明細書の図９は、吸着剤層が事前に形成されたモノリスのフローチャネルの壁体上でコーティングされる被覆モノリスの形態の平行チャネルコンタクタ１０１を表す。図９の平行チャネルコンタクタに関して、適切な非吸着剤固体材料、好ましくは、鋼鉄などの金属、コージエライトなどのセラミックまたは炭素材料からモノリスを形成するために、押出成形プロセスが使用される。「非吸着剤固体材料」という用語は、平行茶熱コンタクタのための選択吸着剤として使用されない固体材料を意味する。セラミックまたは金属グレーズ、またはゾルゲルコーティング１１９の有効量および厚さは、好ましくは、モノリスのチャネルの壁体を有効に密封するために適用される。そのようなグレーズは、チャネル壁体のスラリーコーティングによって、任意の適切な従来の手段によって、炉中でのモノリスの焼成に続いて適用することができる。
別の方法は、コーティングを高密度化する条件下で、焼成に続いて、ゾルゲルをチャネル壁体に適用することである。グレーズまたはゾルゲルをチャネル壁体に適用するために、真空および圧力含浸技術を使用することも可能である。そのような場合、グレーズまたはゾルゲルは、モノリス１１７の細孔構造に浸透するであろう。全ての場合、ガスの流れがチャネルを通してモノリス本体へと容易に送達されないように、グレーズがチャネルの壁体を密封する。次いで、吸着剤層１０５は、チャネルの密封された壁体上に均一に適用される。吸着剤層１０５は、チャネルの開口または穴を減少し、したがって、スイング吸着プロセスで使用されるフローチャネル１０３は、コーティング内部に残る開放チャネルである。これらのフローチャネル１０３は、上記で定義されるようなチャネルギャップを有することができる。吸着剤層１０５は、任意の適切な方法によって、フローチャネルの壁体上にコーティングまたは層として適用可能である。そのような方法の非限定的な例としては、スラリーコーティングおよびスリップコーティングなどの流体相コーティング技術が含まれる。コーティング溶液は、少なくとも、微孔性吸着剤またはポリマー粒子、ポリビニルアルコールなどの粘度調節剤、熱伝達（サーマルマス）固体および任意選択的に結合剤を含むことができる。モノリス１０１の本体が、それ自体、分離プロセスサイクルの様々なステップにおいて、熱の貯蔵および放出によって熱伝達固体として機能することが可能であるため、熱伝達固体は必要とされなくてもよい。その場合、熱は吸着剤層１０５を通して、かつモノリス１０１の本体中に拡散する。ポリビニルアルコールなどの粘度調節剤が使用される場合、通常、コーティングが炉中で硬化される時に燃焼除去される。焼成されたコーティングの機械的強度を増加するために、コロイド状シリカまたはアルミナなどの結合剤を利用することが有利となる可能性がある。メソ細孔またはマクロ細孔は、典型的に、硬化されたコーティングの体積の約２０〜約４０％を占拠するであろう。吸着剤層を使用のために完成するために、有効量のブロッキング剤が適用される。有効量のブロッキング剤とは、得られるコーティングが開放メソ細孔およびマクロ細孔のその細孔体積の約２０％未満を含有するように、メソ細孔およびマクロ細孔を十分占拠するために必要とされる量を意味する。
水熱フィルム形成法が使用される場合、使用されたコーティング技術は、ゼオライト膜が調製される方法と非常に類似することが可能である。ゼオライト層を成長させるための方法の一例は、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第７，０４９，２５９号明細書に教示される。支持体上で水熱合成によって成長したゼオライト層は、しばしば、サイズ的にメソ細孔およびマクロ細孔である亀裂および粒界を有する。これらの細孔の体積は、しばしば、フィルム厚さの約１０体積％未満であり、およびしばしば、亀裂の間に特徴的距離またはギャップがある。したがって、成長したフィルムを、しばしば、吸着剤として、ブロッキング剤を必要とすることなく、直接使用することができる。
本明細書の図１０は、吸着剤材料を含有するラミネートシートから平衡チャネルが形成された、本発明の平衡茶熱コンタクタを表す。ラミネート、シートのラミネートまたは波型シートのラミネートを、ＰＳＡ、ＲＣＰＳＡ、ＰＰＳＡまたはＲＣＰＰＳＡプロセスにおいて使用することができる。シートのラミネートは当該技術分野において既知であり、かつ参照によって本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００６０１６９１４２Ａ１号明細書および米国特許第７，０９４，２７５Ｂ２号明細書に開示されている。吸着剤が、一緒にラミネートされる幾何学的構造または幾何学的構造の成分上にコーティングされる場合、任意の適切な液相コーティング技術を使用して、吸着剤を適用することができる。本発明の実施において使用することができる液相コーティング技術の非限定的な例としては、スラリーコーティング、浸漬コーティング、スリップコーティング、スピンコーティング、水熱フィルム形成および水熱成長が含まれる。幾何学的構造がラミネートから形成される場合、ラミネートは、本発明の吸着剤をコーティングすることができる任意の材料から形成することができる。コーティングは、材料がラミネートされる前または後に実行することができる。これらの全ての場合において、吸着剤は、コンタクタの幾何学的形状のために使用される材料上にコーティングされる。そのような材料の非限定的な例としては、ガラス繊維、ミル加工ガラス繊維、ガラス布、繊維ガラス、繊維グラススクリム、セラミック繊維、金属織金網、エキスパンドメタル、エンボス加工金属、表面処理金属を含む表面処理材料を、金属箔、メタルメッシュ、炭素繊維、セルロース材料、ポリマー材料、中空繊維、金属箔、熱交換表面およびそれらの組合せが含まれる。被覆支持体は、典型的に、２つの主要対立表面を有し、これらの表面の一方または両方を吸着剤材料でコーティングすることができる。被覆支持体が中空繊維から構成される場合、コーティングは繊維の円周に延在する。さらなる支持体シートは、個々の事前にサイズを定められたシートであってよいか、または材料の連続シートから製造されてもよい。基体および適用された吸着剤または他の材料（例えば、乾燥剤、触媒など）の厚さは、典型的に、約１０マイクロメートル〜約２０００マイクロメートル、より典型的には、約１５０マイクロメータ〜約３００マイクロメータの範囲である。
本明細書の図１０は、好ましくはステンレス鋼などの耐蝕性金属から製造された平坦な金属箔５０９の両表面のそれぞれに微孔性吸着剤フィルム５０５が存在する、本発明の実施形態の分解組立図を例示する。吸着剤フィルム５０５を有する個々の金属箔５０９は、平衡チャネルコンタクタ５０１を形成するために製造される。チャネルギャップ５０３が事前に決定されたサイズであるように、適切なサイズのスペーサーがコンタクタ製造の間に金属箔の間に配置されてもよい。供給チャネル５０３の体積の好ましくは約半分が、シートを実質的に均等に間隔が離れるように保持するスペーサーによって充填される。
金属メッシュ支持体は、断熱条件下で実行される時にプロセスを悪化させる温度差を原書するためにＰＳＡ、ＲＣＰＳＡ、ＰＰＳＡまたはＲＣＰＰＳＡサイクルを「等温化」する、高い熱容量および伝導度の望ましい熱特性を提供することができる。また、金属箔は、非常に正確な厚さ寸法制御によって製造される。金属箔は、限定されないが、アルミニウム、鋼鉄、ニッケル、ステンレス鋼またはそれらの合金から構成されてよい。したがって、不可欠な良好な接着性を有する、正確に制御された厚さの吸着剤薄層によって、金属箔をコーティングする方法が必要とされている。これを実施するための１つの方法は、水熱合成による。使用されたコーティング技術は、上記の通り、ゼオライト膜が調製される方法と非常に類似することが可能である。支持体上で水熱合成によって成長したゼオライト層は、しばしば、メソ細孔およびマクロ細孔である亀裂および粒界を有する。これらの細孔の体積は、しばしば、フィルム厚さの約１０体積％未満であり、およびしばしば、亀裂の間に特徴的距離がある。厚いフィルム被膜によって金属箔をコーティングする別の方法は、スリップコーティングまたはドクターブレーディングである。あらかじめ製造されたゼオライト粒子、結合剤（例えば、コロイド状シリカまたはアルミナ）、ポリビニルアルコールなどのポリマーなどの粘度調節剤の水性スラリーを、例えば、金属箔上にキャストし、焼成してポリマーを除去し、結合剤およびゼオライトを硬化する。焼成後の生成物は、次いで、典型的に約３０〜約４０体積％の空隙を含有する、金属箔上の結合ゼオライトフィルムである。適切な吸着剤層を製造するために、次のステップで、結合ゼオライトフィルムをポリマーでコーティングすることによって、または結合ゼオライトフィルムの空隙に液体を導入することによって、空隙は充填される。空隙をポリマーまたは液体で充填した後の仕上げ生成物は、本発明の低いメソ細孔性およびミクロ細孔性必要要件を有する吸着剤層であろう。
あらかじめ製造されたゼオライト結晶または微孔性粒子によって金属箔をコーティングする別の方法は、電気泳動析出（ＥＰＤ）である。ＥＰＤは、均一な厚さの高品質のコーティングを金属基体に適用するための技術である。この方法を使用して、電気伝導性の基体上に有機および無機微粒子被膜を提供することができる。参照によって本明細書に組み込まれるＢｏｗｉｅ Ｋｅｅｆｅｒらの「Ａｄｓｏｒｂｅｎｔ Ｌａｍｉｎａｔｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」という名称の先行カナダ国特許第２，３０６，３１１号明細書に記載の方法を使用することなどによって、あらかじめ製造されたゼオライトまたは微孔性粒子を含有するスラリー組成物を剛性支持体材料に電気泳動的に適用してもよい。
いくつかのコンタクタの幾何学形状は、コロイド状結合剤材料を使用して吸着剤がチャネル表面に層で適用されること、または全幾何学的形状が、吸着剤およびコロイド状結合剤から構成され、かつ複数の平衡チャネルを含有することが必要とされるであろう。コロイド状結合剤が使用される場合、コロイド状材料の選択は、使用される特定の吸着剤次第である。結合剤として機能することができ、かつ／またはゲルを形成するコロイド状材料が好ましい。そのようなコロイド状材料としては、限定されないが、コロイド状シリカをベースとする結合剤、コロイド状アルミナ、コロイド状ジルコニアおよびコロイド状材料の混合物が含まれる。「コロイド状シリカ」は、約１〜約１００ナノメートルの範囲の粒径を有する個々の非晶質に酸化ケイ素粒子の安定な分散体を意味する。適切なコロイド状シリカ材料は、アルミナによる表面変性などによって、表面変性されることも可能である。本明細書で使用するために適切な別の種類のコロイド状結合剤としては、水和ケイ酸マグネシウムアルミニウムである、パリゴルスカイト（アタパルジャイトとしても知られている）などの粘土材料が含まれる。また無機結合剤は不活性であり得るが、ゼオライト吸着剤と共に使用される粘土などの特定の無機結合剤は、ゼオライトが最小の不活性材料と自己結合するように、カオリン結合剤からゼオライトへとその場で転換され得る。これらの結合構造において、コロイド状粒子間の空隙はメソ細孔を形成し、かつ吸着剤粒子間の空隙はメソ細孔および／またはマクロ細孔を形成する。ブロック剤は、吸着剤が本発明の開放細孔体積必要要件を満たすように、これらの結合層においてメソ細孔およびミクロ細孔の大部分を充填するように適用することができる。ラミネート構造において活性化された炭素粒子を結合するために使用される有機結合剤は、有用な炭素吸着剤を形成するために熱分解されてもよい。
いくつかの態様において、天然ガス供給流からある特定の汚染物質の分離を可能にすることは、工業的に価値があるであろう。除去に関して特に興味深いいくつかの汚染物質は、水（Ｈ２Ｏ）、窒素（Ｎ２）および二酸化炭素（ＣＯ２）である。「天然ガス」または「天然ガス供給流」という用語は、本明細書で使用される場合、油井ヘッドにおいて抽出された天然ガス、さらに加工された天然ガス、およびパイプライン、工業用、商業用または住宅用の天然ガスを包含するように意味される。
天然ガスをパイプラインに投入するため、またはその中間もしくは最終的な工業的、商業的もしくは住居用の必要要件規格に適合するように天然ガスをさらに加工するため、油井ヘッドにおける天然ガスからの汚染物質の除去（またはいくらかの量の前処理）のために、ＩＴＱ−５５材料を使用することは、本発明において特に興味深い。比較的高い天然ガス井加工圧力条件において、これらの汚染物質（Ｈ２Ｏ、Ｎ２および／またはＣＯ２）の１種以上を除去する性能は、特に興味深い。天然ガス（すなわち、特に、天然ガスのメタンおよびより高分子量の炭化水素成分）からのＨ２Ｏの除去は、水がプロセスに有害となるプロセス（例えば、天然ガス流における炭化水素の低温分離）において天然ガスをさらに加工するため、および天然ガスの組成の特定の規格に適合するための能力にとって重要である。天然ガス（すなわち、特に、天然ガスのメタンおよびより高分子量の炭化水素成分）からのＮ２の除去は、その後、実質的に全体的な加工施設容量サイズ必要条件を減少するプロセスにおける天然ガスのさらなる加工の前にこの不活性気体を除去するため、および天然ガスの組成の特定の規格に適合するために重要である。天然ガス（すなわち、特に、天然ガスのメタンおよびより高分子量の炭化水素成分）からのＣＯ２の除去は、その後、実質的に全体的な加工施設容量サイズ必要条件を減少するプロセスにおける天然ガスのさらなる加工の前にこの不活性気体を除去するため、および天然ガスの組成の特定の規格に適合するために重要である。
天然ガスは、通常、１，５００〜７，０００ｐｓｉ（１０．３ＭＰａ〜４８．３ＭＰａ）の圧力で生産さるため、天然ガス井に近い比較的高い圧力においてこれらの汚染物質の除去を実行することができ、かつ天然ガス供給流を、３００ｐｓｉａ（２．１ＭＰａ）以上、５００ｐｓｉａ（３．４ＭＰａ）以上、またはさらには１０００ｐｓｉａ（６．９ＭＰａ）以上、例えば、約２５００ｐｓｉａ（約１７Ｍｐａ）以上までで分離プロセスに供給することができる場合、実質的に有利である。存在する場合、これらの高圧条件で、ＰＳＡ、ＰＰＳＡ、ＲＣＰＳＡ、ＲＣＰＰＳＡまたはＴＳＡ（または各プロセスからのステップ（又は工程）が全体サイクルで組み合わされる、ＰＳＡ／ＴＳＡ、ＰＰＳＡ／ＴＳＡ、ＲＣＰＳＡ／ＴＳＡおよびＲＣＰＰＳＡ／ＴＳＡなどの組み合わせたサイクルプロセス）サイクル条件下で、メタンおよび他のより高分子量の炭化水素からこれらの汚染物質を分離するために信頼可能に、かつ有効に作用することができるいくつかの材料がある。これらの高圧でこれらの分離を実行することの利点のいくつかには、より小さい装置サイズ（高圧におけるより小さい気体体積による）、ならびに得られた分離生成物流をさらなる使用のために再加圧するために必要とされる装置およびエネルギーが必要とされないか、またはそのような必要が減少した状態で、さらなる加工またはパイプライン輸送において、これらの分離プロセスからの生成物流を使用することの能力が含まれる。
本明細書の実施形態において、ＩＴＱ−５５材料は、約５〜約５，０００ｐｓｉａ（約０．０３ＭＰａ〜約３５ＭＰａ）、約５０〜約３，０００ｐｓｉａ（約０．３４ＭＰａ〜約２１ＭＰａ）、約１００〜約２，０００ｐｓｉａ（約０．６９ＭＰａ〜約１４ＭＰａ）、約２５０〜約１，５００ｐｓｉａ（約１．７ＭＰａ〜約１０ＭＰａ）、５０ｐｓｉａ（０．３４ＭＰａ）以上、２５０ｐｓｉａ（１．７ＭＰａ）以上、５００ｐｓｉａ（３．４ＭＰａ）以上または１０００ｐｓｉａ（６．９ＭＰａ）以上の範囲の天然ガス供給物圧力のＰＳＡ、ＰＰＳＡ、ＲＣＰＳＡ、ＲＣＰＰＳＡ、ＴＳＡまたは組み合わされたサイクル条件において使用することができる。実施形態において、天然ガス供給物操作温度は、約０〜約７５０°Ｆ（約−１８℃〜約３９９℃）、約１００〜約６００°Ｆ（約３８℃〜約３１６℃）または約１５０〜約５００°Ｆ（約６６℃〜約２６０℃）であってよい。
図１７からわかるように、および本明細書の他の部分に記載される通り、ＩＴＱ−５５材料は、より高い圧力において水に対する容量の急激な増加を示し、他方、この用途のために考察される他の材料（すなわち、ゼオライト５Ａ）は、より高い圧力において水容量の非常にわずかな増加のみを有するように見える。本明細書の他の部分に記載される通り、ＩＴＱ−５５は、メタン（ＣＨ４）またはより高分子量の炭化水素の非常に低い吸着を示しながらも、これらの汚染物質（Ｈ２Ｏ、Ｎ２およびＣＯ２）のそれぞれに対して非常に高い吸着親和性を有する。ＩＴＱ−５５材料は、平衡または動的分離レジームのいずれにおいても、これらの関連スイングプロセスにおいて使用することができる。これらのプロセスにおいて、実質的に純粋なシリカのＩＴＱ−５５が使用され得るか、または利用されるＩＴＱ−５５は、約１０：１〜約１０００：１、または約５０：１〜約５００：１のＳｉ／Ａｌ比を有し得る。
天然ガス供給物が加工されるいくつかの実施形態において、本明細書に記載のＰＳＡ、ＰＰＳＡ、ＲＣＰＳＡ、ＲＣＰＰＳＡ、ＴＳＡまたは組み合わされたサイクル条件は、（上記でＵＡ／ＵＢとして定義され、ＵＡ＞ＵＢである）選択性が約５より高く、約１０より高く、約５０より高く、または約１００より高く、かつＡはＨ２Ｏであり、かつＢはメタンおよびより高分子量の炭化水素であるレジームによって操作されてもよい。天然ガス供給物が加工される他の実施形態において、本明細書に記載のＰＳＡ、ＰＰＳＡ、ＲＣＰＳＡ、ＲＣＰＰＳＡ、ＴＳＡまたは組み合わされたサイクル条件は、（上記でＵＡ／ＵＢとして定義され、ＵＡ＞ＵＢである）選択性が約５より高く、約１０より高く、約５０より高く、または約１００より高く、かつＡはＮ２であり、かつＢはメタンおよびより高分子量の炭化水素であるレジームによって操作されてもよい。天然ガス供給物が加工されるさらに他の実施形態において、本明細書に記載のＰＳＡ、ＰＰＳＡ、ＲＣＰＳＡ、ＲＣＰＰＳＡ、ＴＳＡまたは組み合わされたサイクル条件は、（上記でＵＡ／ＵＢとして定義され、ＵＡ＞ＵＢである）選択性が約５より高く、約１０より高く、約５０より高く、または約１００より高く、かつＡはＣＯ２であり、かつＢはメタンおよびより高分子量の炭化水素であるレジームによって操作されてもよい。
膜分離
いくつかの態様において、ゼオライトＩＴＱ−５５を膜の一部として使用することができる。膜の一例は、結晶質モレキュラーシーブの連続粒子を含んでなる支持無機層を含んでなる層であることができる。膜の別の例は、ゼオライト結晶粒子の自己支持層であることができる。粒子は、２０ｎｍ〜１μｍの範囲内の平均粒径を有する。１種の態様において、平均粒径は、任意選択的に、２０〜５００ｎｍの範囲内であることができ、好ましくは、２０〜３００ｎｍの範囲内であり、かつ最も好ましくは、２０〜２００ｎｍの範囲内である。あるいは、平均粒径は、有利には、結晶の単位格子の少なくとも５％が結晶表面上にあるようなものであることができる。任意選択的に、粒子は、２０〜２００ｎｍの範囲内の平均粒径を有することができる。
そのような態様において、層は、任意選択的に異なる材料の表皮層でコーティングされたモレキュラーシーブ粒子を含んでなることができ、これらは、電子鏡検法によって個々の粒子として（以下に示されるように、それらは相互成長し得るが）識別可能である。層は、少なくとも活性化後には機械的に密着して、かつ剛性である。このような剛性層における粒子間の間隙内で、過剰の非モレキュラーシーブ細孔が存在し得、これは、開放型または部分的開放型であり得、層を通して、もしくは層内の材料の通貨を可能にするか、または完全に密封され得、粒子の細孔を通してのみ層の通過を可能にする。有利には、粉末度分布は、粒子の９５％が平均の±３３％の範囲であり、好ましくは９５％が平均の±１５％の範囲、好ましくは±１０％の範囲であり、かつ最も好ましくは９５％が平均の±７．５％の範囲であるようなものである。
層を形成するモレキュラーシーブ材料の粒径は、支持体からの距離とともに連続的に、または段階的に変化し得ることは理解されるであろう。そのような場合、粒径分布が、支持体からの１つの所与の距離において、定義された限界の範囲内である場合、均一性に関する必要要件が満たされるが、有利には、粒径分布は、支持体からのそれぞれの所与の距離において、定義された限界の範囲内であろう。小粒径であり、好ましくは均一径分布のモレキュラーシーブ結晶の使用は、必要に応じて薄くあり得るが、なお制御された厚さである三次元構造の製造を容易にする。
いくつかの態様において、ＩＴＱ−５５の粒子は連続的であり得、すなわち、実質的に全ての粒子が、必ずしもその全ての最も近い近隣と接触するわけではないが、電子鏡検法、好ましくは高解像度顕微鏡法で明らかであるように、その近隣の１つ以上と接触する。そのような接触は、いくつかの実施形態において、近隣結晶粒子が、個々の結晶粒子としての同一性を保持することを条件として、相互成長するようなものであり得る。有利には、結果として得られる三次元構造は、層が結晶質モレキュラーシーブ粒子から本質的にならない実施形態において、マトリックス支持ではなく、粒子支持である。好ましい実施形態において、層の粒子は最密充てんされる。
層は、任意選択的に、層を通して、または層中に非モレキュラーシーブ細孔構造を提供する粒子間の通路を含有するように構成されてもよい。そのような層は、本質的に粒子からなり得るか、または大まかに、粒子の周りの全ての通路が閉鎖するように完全に、または密接にではなく、粒子を包囲するマトリックスと呼ばれ得る別の成分を含んでいてもよい。あるいは、マトリックスの存在がそのような通路を完全に閉鎖するように層が構成されてもよく、層を通して、または層中への唯一の通路が粒子自体を通してであるという結果が得られる。層の支持体に対する本明細書における記載は、連続的および非連続的支持体の両方を含むことは理解されるであろう。
粒径に対する記載は、本明細書を通して、粒子の最も長い寸法に関し、および粒径は、電子鏡検法を用いた直接的な像化による測定による。粒径分布は、好ましくは格子像に関する走査または透過電子顕微鏡写真像による検査、および粒径に関して粒子の適切サイズ個体群数を分析することによって決定される。
本発明による支持層は、多くの異なる方法で製造されてよい。１つの選択は、混合物の沸騰温度において混合物におけるシリカ供給源の完全溶解をもたらすために十分な割合でシリカ供給源および有機構造指向剤を含んでなる水性合成混合物を調製すること、および合成混合物からの結晶化によって入手可能なコロイド性ゼオライト懸濁液から支持体上への析出によって層を製造することであることが可能である。合成混合物は、加えて、存在する場合、ゼオライトの他の成分の供給源を含有するであろう。他の態様において、吸着剤構造の形成に関して上記された技術の１つ以上も膜構造の形成に適切となることが可能である。
モレキュラーシーブ層の厚さは、例えば、０．１〜２０μｍ、または０．１〜１５μｍ、または０．１〜２μｍの範囲内にあることが可能である。有利には、モレキュラーシーブの層の厚さおよび粒径は、層の厚さが粒径の少なくとも２倍であり、粒子の単分子膜よりむしろ厚いいくつかの粒子の層が得られるようなものである。有利には、層は実質的にピンホールがなく、すなわち、０．１μｍより大きい最大寸法を有する隙間が実質的に含まれない。有利には、表面積の最大０．１％、好ましくは最大０．０００１％がこのような隙間によって占拠される。
層支持体は、非多孔性、または好ましくは、多孔性のいずれかであり得、かつ連続的または微粒状であってよい。非多孔性支持体の例としては、ガラス、溶融石英、およびシリカ、シリコン、高密度セラミック、例えば、粘土および金属が記載されてよい。多孔性支持体の例としては、多孔性ガラス、多孔性カーボン、多孔性セラミック、焼結多孔性金属、例えば、（典型的に０．２〜１５μｍの範囲内の細孔径を有する）鉄鋼またはニッケル、特に、無機酸化物、例えば、アルファ−アルミナ、チタニア、アルミナ／ジルコニア混合物、または菫青石が記載されてよい。相と接触している表面において、支持体は、層の厚さの５０倍までの寸法の細孔を有してよいが、好ましくは細孔寸法は層の厚さに匹敵する。
膜層を形成するためのさらに別の選択は、ハイブリッドまたは複合層を有することであることができる。ハイブリッド膜層の一例は、ポリマーと混合され、かつ中空繊維として紡糸されたゼオライトＩＴＱ−５５の粒子であることができる。任意選択的に、そのような繊維は炭素材料に熱的に転換され、ＩＴＱ−５５および炭素複合繊維から構成される層を形成することができる。一例として、中空繊維防止プロセスによって中空繊維膜を製造することができる。１種以上のポリマー溶液を、ボア流体を用いて、環状ダイを通して水性クエンチ浴中に押出形成することができる。任意選択的に、２種以上のポリマー溶液を同時押出し、複合繊維を形成することができる。ポリマー溶液の少なくとも１種は、ＩＴＱ−５５が中空繊維構造中に組み込まれるように、ＩＴＱ−５５結晶粒子を含むことも可能である。発生期の繊維が水性クエンチ浴に入る時、クエンチ浴からの水が繊維中に拡散する間に、溶剤が繊維からクエンチ浴へ拡散し、かつ相分離が引き起こされる。この相分離プロセス間に開放細孔サブ構造を形成することができる。工業的に既知の中空繊維モジュールを調製するための単純なその後の標準プロセスを次いで使用することができる。
層は、モレキュラーシーブ材料から本質的になってよく、および多くの使用に関して有利にモレキュラーシーブ材料から本質的になるか、またはモレキュラーシーブ材料および無機の挿入材料の複合材であってもよい。挿入材料は支持体の材料であってもよい。層が複合材である場合、上記の通り、モレキュラーシーブ部分によって、挿入材料の部分によって、またはモレキュラーシーブおよび挿入材料の両方によって境界を引かれるマクロ細孔および／またはミクロ細孔を含有してもよい。材料は、モレキュラーシーブの析出と同時に、またはその後に支持体に適用されてもよく、例えば、ゾルゲルプロセスと、その後の熱硬化によって適用されてもよい。適切な材料としては、例えば、無機酸化物、例えば、シリカ、アルミナおよびチタニアが含まれる。挿入材料は、有利には、モレキュラーシーブ結晶が連続的なまま残るように、層の全材料の十分低い割合で存在する。
支持体上に結晶質モレキュラーシーブを含んでなる層を製造するためのプロセスの別の例において、層は、多孔性支持体を前処理して、それらの表面上にバリア層を形成するステップ（又は工程）、および支持体に、最大１００ｎｍの平均粒径、および有利には、粒子の少なくとも９５％が平均の±１５％、好ましくは±１０％、より好ましくは±７．５％以内の径を有するような粒径分布を有するモレキュラーシーブ結晶、コロイド状シリカおよび任意選択的に有機構造指向剤のコロイド状懸濁液を含んでなる反応混合物を適用して、支持されたモレキュラーシーブ層を形成するステップ（又は工程）、および所望または必要であれば、得られた層を活性化するステップ（又は工程）によって形成することができる。活性化によって型板が取り外され、および活性化を、焼成、オゾン処理、プラズマ処理または酸抽出などの化学抽出によって達成することができる。本発明は、このプロセスによって形成された支持層も提供する。
バリア層は、シリカおよびゼオライト粒子が支持体上で厚いゲル層を形成するように、水性反応混合物中の水が、ある程度、優先的に支持体の細孔に入るのを阻止するように機能する。バリア層は、一時的であっても、または永久であってもよい。一時的な層として、反応混合物の適用間に細孔に維持され、かつそのような適合および任意のその後の処理後に容易に除去することができる含浸流体が記載されてもよい。
本発明のこれおよび他の態様によれば、スピンコーティングは、反応混合物を支持体に適用するための別の有利な技術であることができる。したがって、含浸溶液は、この技術が使用される場合、スピンの間に細孔に保持されるものであるべきであり、したがって、回転速度、細孔径および流体の物理的特性は、流体の選択において考慮される必要がある。また、流体は反応混合物と適合性であるべきであり、例えば、反応混合物が極性である場合、バリア流体も極性であるべきである。反応混合物が有利に水性反応混合物である場合、バリア層として有利に水が使用される。浸透を改善するため、流体バリアを減圧下または高温で適用してもよい。スピンコーティングが使用される場合、バリア流体によって処理された支持体、は有利には、過剰量の表面流体を除去するが、細孔から流体を除去しない時間および速度でスピンされる。処理間の最も外側の細孔からの流体の早期蒸発は、液体蒸気で飽和された雰囲気を提供することによって防がれ得る。
スピンコーティングの間、反応混合物の粘度および回転速度によって、コーティング厚さを制御することができる。混合物は最初、有利に静止支持体と接触し、次いで短い接触時間後に支持体は望ましい速度で回転される。回転後、シリカは、支持層を高湿度環境に保持し、その後、有利に最初は室温で、次いでオーブン中で乾燥させることによって有利に老化される。
さらに別の選択として、最大１００ｎｍの平均粒径、および有利には、粒子の少なくとも９５％が平均の±１５％、好ましくは±１０％、より好ましくは±７．５％以内の径を有するような粒径分布を有するモレキュラーシーブ結晶のコロイド状懸濁液を浸漬コーティングすることによって、支持体に適用するステップ（又は工程）、支持体上で得られるゲルを乾燥するステップ（又は工程）、および所望または必要であれば、得られた層を活性化するステップ（又は工程）を含んでなる多孔性支持体上に結晶質モレキュラーシーブを含んでなる層を製造するプロセスが提供される。なお別の選択は、その場で支持体上にモレキュラーシーブ結晶を合成するステップ（又は工程）を含んでなることができる。
貯蔵用途
種々の態様において、上記の吸着剤構造は、流体の貯蔵のためにも使用することができる。吸着剤構造への流体または流体成分の初期の吸着は、上記の吸着プロセスによるような、任意の好都合な様式で実行することができる。任意選択的に、貯蔵のための流体の吸着は、吸着の間に分離を実行するのとは反対に、実質的に単一成分から構成される入力ガスを使用して実行することができる。
いくつかの態様において、流体が吸着剤構造で吸着された後、吸着剤構造は、吸着間に使用された条件と類似の温度および／または圧力において維持されることができる。他の態様において、温度および／または圧力の少なくとも１つは、吸着剤構造において流体を維持することを補助するように変更することができる。例えば、第１の温度で流体を吸着した後、吸着剤構造の温度を、吸着剤構造において流体を維持することを補助するために低下させることができる。
吸着剤構造中に吸着された流体を維持するための条件は、一部、吸着された成分の性質次第であることができる。例えば、水素はＩＴＱ−５５によって容易に吸着されることができるが、水素は、広範囲の温度でＩＴＱ−５５からおそらく脱着されることができる。吸着剤構造内に水素の所望の貯蔵量を維持するために、吸着剤構造の外側の水素が、吸着剤構造の内側の水素と平衡になるように、水素の過剰な圧力が必要とされ得る。この状況は、吸着剤構造におけるメタン、エチレン、メタノール、エタンまたは他の炭化水素／有機化合物の貯蔵とは対照的である可能性がある。炭化水素および有機化合物は、低温および／または低圧において、ＩＴＱ−５５の細孔構造内に入る、および／またはその内部で拡散する限定された能力を有することができる。結果として、炭化水素および／または有機化合物の量は、吸着剤構造の外側の貯蔵成分の相当する平衡量を有する必要がなく、ＩＴＱ−５５に基づく吸着剤構造内に貯蔵されることができる。
初期吸着ステップ（又は初期吸着工程）の間、流体成分は貯蔵構造中に吸着されることが可能である。吸着間の条件としては、例えば、ａ）少なくとも約３２５Ｋ、もしくは少なくとも約３７５Ｋ、もしくは少なくとも約４２５Ｋ、もしくは少なくとも約４７５Ｋの温度、ｂ）少なくとも約１００バール（１０ＭＰａａ）、もしくは少なくとも約３００バール（３０ＭＰａａ）、もしくは少なくとも約５００バール（５０ＭＰａａ）、もしくは少なくとも約７００バール（７０ＭＰａａ）の圧力、またはｃ）それらの組合せを含むことができる。特定の理論によって拘束されないが、高温および／または高圧は、吸着剤構造中への有機成分の高充填の導入を可能にする。
吸着剤構造の充填後、温度および／または圧力を低下させることができる。吸着剤構造の充填が高圧で行なわれる態様において、圧力は、約１００バール（１０ＭＰａａ）以下、または約１０バール（１ＭＰａａ）以下、または約２バール（０．２ＭＰａａ）以下、または約１バール（０．１ＭＰａａ）以下に低下させることができる。吸着剤構造の充填が高温で行なわれる態様において、温度は、約３２５Ｋ以下、または約３００Ｋ以下、または約２７５Ｋ以下、または約２５０Ｋ以下、または約２２５Ｋ以下、または約２００Ｋ以下に低下させることができる。充填の間、温度および圧力の両方が高い態様において、温度を任意選択的に最初に低下させることができ、次いで、圧力を低下させることができる。温度および／または圧力の低下後、吸着成分のいくらかの脱着が生じる可能性がある。しかしながら、低下された温度および／または圧力の条件に基づき、成分の一部は吸着剤構造内に動的に捕捉されたままであることができる。これによって、吸着剤の外側の雰囲気が吸着された成分を含有していなくても、吸着剤構造によって、流体成分の量を吸着剤構造内に保持することが可能になる。吸着剤内に維持された充填は、吸着間の充填の少なくとも約１０重量％、または少なくとも約２０重量％、または少なくとも約３０重量％、または少なくとも約４０重量％または少なくとも約５０重量％、または少なくとも約６０重量％などの吸着間に達成された充填の百分率に相当することができる。吸着剤構造は、次いで、任意選択的に、低下された温度および／または圧力の条件下で輸送させることができる。
所望の時間量の貯蔵の後、温度を増加させ、吸着された成分を吸着剤構造から出すことができる。これによって、燃料および／または潜在的反応物に相当する吸着された成分を、あまり過酷ではない条件下で貯蔵および任意選択的に輸送させることができる。換言すると、吸着剤構造中の吸着された成分の貯蔵に必要とされる温度および／または圧力は、吸着剤構造の不在化で吸着された成分を貯蔵するために必要とされる条件と比較して、低下させることができる。貯蔵時間量は、少なくとも１日、少なくとも１か月、および１年以上までなどの任意の好都合な時間量であることが可能である。
触媒作用プロセスおよび使用方法
分離に加えて、ゼオライトＩＴＱ−５５は、様々な反応の触媒としての使用のためにも適切となることが可能である。いくつかの態様において、ＩＴＱ−５５は、一般に、最大環径として８員環を有するゼオライトによって触媒されることが可能である反応の触媒として適切であることができる。例えば、任意選択的にアンモニアの存在下での窒素酸化物の選択的触媒還元は、８員環ゼオライトによって触媒されることが可能である反応である。
ゼオライトＩＴＱ−５５の適切な触媒的使用の他の例としては、潜在的に、限定されないが、（ａ）通常、周期表の第６族および第８族〜第１０族から選択された水素化成分の存在下での、重石油残留原料、循環原料および他の水素化分解生成物原料油の水素化分解；（ｂ）ラフィネートおよび潤滑油原料を含む、典型的に１７７℃より高い温度で沸騰する炭化水素原料から直鎖パラフィンを選択的に除去するための異性化脱蝋を含む、脱蝋；（ｃ）通常、ゼオライトＹなどの大細孔クラッキング触媒の存在下でのナフサ、ガス油と残留油などの炭化水素原料の接触分解；（ｄ）燃料、すなわち、ガソリンまたはガソリン調合剤および化学試薬の両方に関して有用である中間から重オレフィンを製造するための、約２〜２１、好ましくは２〜５個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖オリゴマーのオリゴマー形成；（ｅ）イソ−オレフィンを製造するための、オレフィン、特に４〜６個の炭素原子を有するオレフィン、特にノルマルブテンの異性化；（ｆ）メタン低級アルカンからエチレンおよびベンゼンなどの高級炭化水素への高級化；（ｇ）キシレンなどのジアルキル芳香族炭化水素を製造するための、トルエンなどのアルキル芳香族炭化水素の不均一化；（ｈ）エチルベンゼンおよびクメンを製造するための、エチレンおよびプロピレンなどのオレフィンによるベンゼンなどの芳香族炭化水素のアルキル化；（ｉ）キシレンなどのジアルキル芳香族炭化水素の異性化、（ｊ）窒素酸化物の触媒還元、（ｋ）モノアルキルアミンおよびジアルキルアミンの合成、（ｌ）ジメチルエーテルへのメタノールの転換、（ｍ）オレフィンへのメタノール（および／または他のオキシジェネート）の転換、ならびに（ｎ）芳香族へのメタノール（および／または他のオキシジェネート）の転換を含むことができる。
上記の反応の種類の少なくともいくつかに関して、ゼオライトＩＴＱ−５５による反応の有効な触媒作用は、ゼオライトの細孔構造に１種以上の反応物が少なくとも部分的に入ることを伴うことができる。ゼオライトＩＴＱ−５５の細孔構造は８員環チャンネルを含む。８員環チャネルは、周囲温度で５．９オングストローム×２．１オングストロームの細孔ネットワークの最小細孔チャネルサイズを含む。この最小細孔チャネルサイズは、細孔ネットワークに有効に入り、かつ／または通過することができる化合物の種類を限定することができる。しかしながら、最小サイズを提供する８員環は、可撓性を有すると考えられる。この可撓性は、細孔チャネルサイズの潜在的な一時的変化を導くことができる、熱変動のため、および／または圧力上昇において誘導された変動のためなど、８員環のサイズの増加を可能にする。特定の理論によって拘束されないが、細孔チャネルサイズを定義する８員環の可撓性が、温度および／または圧力に基づいて種々の反応の触媒作用の追加的調整を可能にすると考えられる。
追加的にまたは代わりに、吸着剤構造または膜構造で使用されるＩＴＱ−５５結晶の粒径は、吸着剤構造または膜構造の触媒作用実行能力に影響を与える可能性がある。一例として、ＩＴＱ−５５結晶の粒径は、吸着剤構造または膜構造の表面に、および／または内部に存在する「デッドスペース」の量に影響を与えることができる。数学的に、類似サイズの硬質球体の集合の嵩密度は球体の半径次第である。硬質球体の集合に関して、平均半径が大きいほど、硬質球体間の空間またはギャップのサイズも大きい。特定の理論によって拘束されないが、類似サイズのＩＴＱ−５５結晶の集合に関して、結晶の最密充てん後に生じる間隙またはデッドスペースのサイズは平均粒径と関連する可能性があると考えられる。より小さい粒径によってそのようなデッドスペースを減少することができ、したがって、触媒作用のために流体成分を受け入れる細孔表面積の増加が提供される。
追加的にまたは代わりに、使用されるＩＴＱ−５５結晶の組成は、触媒の触媒特性に影響を与える可能性がある。いくつかの態様において、ＩＴＱ−５５を、主にケイ素および酸素から構成されるフレーム構造を有するように合成することができる。他の態様において、ＩＴＱ−５５構造のフレーム構造原子の一部分を他の元素と置き換えることができる。例えば、フレーム構造のケイ素の一部分をＡｌ、Ｐおよび／またはＢなどの周期表の異なるグループからの原子に置き換えることができる。一態様において、フレーム構造のケイ素の一部をＡｌと置き換えることができる。別の例として、フレーム構造のケイ素の一部分を、ＧｅまたはＰなどの周期表の異なる列からの原子に置き換えることができる。このような組成変動は、結晶構造内の細孔サイズを変更することができ、および／または反応に触媒作用を与える能力に影響を及ぼす可能性のある１種以上の潜在的な反応物に関連するＩＴＱ−５５の親和力を変更することができる。追加的にまたは代わり、このような組成物変動は、触媒活性に影響を与える可能性がある結晶の酸性度などのＩＴＱ−５５結晶の特性も変更する可能性がある。
触媒として使用される場合、ＩＴＱ−５５結晶は、任意の好都合な方法によって触媒に組み込むことができる。いくつかの態様において、押出成形された触媒粒子が好都合な触媒形態であることが可能である。そのような押出成形触媒粒子は、ゼオライト結晶および任意の結合剤を含むことができる。任意選択的に、触媒金属は、含浸などよって、そのような触媒粒子に添加されることができる。任意の結合剤を含む触媒粒子に関して、任意の結合剤は、約１０重量％〜約９０重量％、より典型的には約３０重量％〜約７０重量％などの任意の好都合な量で存在することができる。適切な結合剤としては、限定されないが、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニアおよびそれらの組合せなどの金属酸化物を含むことができる。適切な触媒金属としては、限定されないが、遷移金属を含むことができる。適切な遷移金属の例としては、第ＶＩ族金属（Ｍｏ、Ｗ）、第ＶＩＩＩ族（Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｉｒ）およびそれらの組合せが含まれる。そのような触媒金属は、触媒粒子の量に対して、約０．１重量％〜約４０重量％の量で存在することができる。加えて、または代わりに、いくつかの態様において、ＩＴＱ−５５結晶を含む触媒粒子（例えば、支持触媒粒子）は、ＭＦＩフレーム構造（例えば、ＺＳＭ−５）、ＦＡＵフレーム構造（例えば、ゼオライトＹ）を有するモレキュラーシーブ、または任意の他の好都合なフレーム構造に基づくモレキュラーシーブなどの１種以上の追加のゼオライトをさらに含むことができる。
他の態様において、ゼオライト結晶を含有し、かつ／またはそれから構成されるモノリスまたは他の大きい構造を使用してもよい。例えば、上記の任意の吸着剤および／または膜構造は、いくつかの触媒用途において適切となる可能性がある。任意選択的に、そのような構造は、構造の表面上に含浸された他の触媒金属などの他の触媒金属を含むことも可能である。
具体的な例として、ゼオライトＩＴＱ−５５は、オキシジェネートから１種以上のオレフィン、特にエチレンおよびプロピレンへの触媒的転換において有用となる可能性がある。本明細書で使用される場合、「オキシジェネート」という用語は、必ずしも限定されないが、脂肪族アルコール、エーテル、カルボニル化合物（アルデヒド、ケトン、カルボン酸、カルボネートなど）、ならびにハロゲン化物、メルカプタン、硫化物、アミンおよびそれらの混合物などのヘテロ原子を含有する化合物を含むものとして定義される。脂肪族部分は、通常、約１〜約１０個の炭素原子、例えば、約１〜約４個の炭素原子を含有するであろう。
代表的なオキシジェネートとしては、低級直鎖または分枝鎖脂肪族アルコール、それらの不飽和相当物およびそれらの窒素、ハロゲンおよび硫黄類似体が含まれる。適切なオキシジェネート化合物の例には、メタノール；エタノール；ｎ−プロパノール；イソプロパノール；Ｃ４〜Ｃ１０アルコール；メチルエチルエーテル；ジメチルエーテル；ジエチルエーテル；ジイソプロピルエーテル；メチルメルカプタン；硫化メチル；メチルアミン；エチルメルカプタン；硫化ジエチル；ジエチルアミン；塩化エチル；ホルムアルデヒド；炭酸ジメチル；ジメチルケトン；酢酸；ｎ−アルキルアミン、ｎ−アルキルハリド、約３〜約１０個の範囲の炭素原子を含んでなるｎ−アルキル基を有する硫化ｎ−アルキル；およびそれらの混合物が含まれる。特に適切なオキシジェネート合物は、メタノール、ジメチルエーテル、またはそれらの混合物、最も好ましくはメタノールである。本明細書で使用される場合、「オキシジェネート」という用語は、供給物として使用される有機物のみを指す。反応域への供給の全装填は、希釈剤などの追加の化合物を含有してもよい。
オキシジェネート転換プロセスにおいて、任意選択的に１種以上の希釈剤とともに有機オキシジェネートを含んでなる供給原料は、所望のオレフィンを製造するために有なプロセス条件において本発明のモレキュラーシーブを含んでなる触媒と、反応域において気相で接触する。代わりに、プロセスは、液体または混合蒸気／液相で実行されてもよい。プロセスが液体または混合蒸気／液相で実行される場合、触媒および反応条件次第で供給原料−生成物の種々の転換速度および選択性が生じ得る。
メタノールおよびジメチルエーテルの両方とも、少なくともメタンに類似する動的直径を有する可能性があることが留意される。２５℃付近の温度および０．１ＭＰａａ付近の圧力において、メタノールおよび／またはジメチルエーテルは、ゼオライトＩＴＱ−５５の細孔構造に入る限定的な能力を有する可能性がある。しかしながら、温度および／または圧力が増加すると、メタノールおよびジメチルエーテルがゼオライトＩＴＱ−５５の細孔構造に入る能力は増加する可能性があり、したがって、オキシジェネートにオレフィン反応へと触媒作用を及ぼす能力を増加させることができる。温度および／または圧力のさらなる増加によって、エタノールなどの他のオキシジェネートの転換が可能となり得る。結果として、オキシジェネートからオレフィンへの転換の間の温度および／または圧力の変動によって、転換反応を調整することが可能である。
一例として、メタノールまたはジメチルエーテルの初期充填は、第１の圧力においてＩＴＱ−５５を含んでなる触媒構造および／または触媒粒子中に導入されることが可能である。第１の圧力において、メタノールおよび／またはジメチルエーテルの圧力は、触媒構造および／または触媒粒子を充填するために十分であることができる。次いで、温度を維持しながら、圧力を低下させることができ、この時、メタノールおよび／またはジメチルエーテルは、ＩＴＱ−５５細孔構造内で低下した、または最小の拡散量を有する。これによって、制限された細孔構造内に閉じ込められたオキシジェネートを得ることができ、および増加した収量でエチレンの選択的な生産が可能となり得る。任意選択的に、水または分子酸素などの適切な酸化体とともに、メタンをメタノールおよび／またはジメチルエーテルの代わりに使用することができる。
存在する場合、希釈剤は、一般に、供給原料またはモレキュラーシーブ触媒組成物に対して非反応性であり、かつ典型的に、供給原料中のオキシジェネートの濃度を低下させるために使用する。適切な希釈剤の非限定的な例としては、ヘリウム、アルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、本質的に非反応性のパラフィン（特にメタン、エタンおよびプロパンなどのアルカン）、本質的に非反応性の芳香族化合物、およびそれらの混合物が含まれる。最も好ましい希釈剤は水および窒素であるが、水が特に好ましい。希釈剤は、全供給材料混合物の約１モル％〜約９９モル％を構成し得る。
オキシジェネート転換プロセスにおいて利用された温度は、約２００℃〜約１０００℃、例えば、約２５０℃〜約８００℃であって、約２５０℃〜約７５０℃を含み、好都合には、約３００℃〜約６５０℃、典型的に、約３５０℃〜約６００℃、特に、約４００℃〜約６００℃などの広い範囲で変動し得る。
軽オレフィン生成物は、必ずしも最適量ではないが、限定されないが、自己生産圧力および約０．１ｋＰａ〜約１０ＭＰａａの範囲の圧力を含む広範囲の圧力で形成するであろう。好都合には、圧力は、約５０ｋＰａ〜約１ＭＰａａの範囲などの約７ｋＰａ〜約５ＭＰａａの範囲にある。上記圧力は、存在する場合、希釈剤を除いたものであり、およびそれがオキシジェネート化合物および／またはそれらの混合物に関する場合、供給原料の部分圧を示す。極端に低い圧力および極端に高い圧力は、選択性、転換、コーキング速度および／または反応速度に悪影響を及ぼし得るが、エチレンなどの軽オレフィンはなお形成し得る。
プロセスは、所望のオレフィン生成物を生じるために十分な時間で継続することができる。反応時数は、１０分の数秒から数時間まで変動し得る。反応時間は、主として、反応温度、圧力、選択された触媒、単位時間当たりの重量空間速度、相（液体または蒸気）および選択されたプロセス設計特性によって決定される。
オキシジェネート転換プロセスにおいて、供給原料の広範囲の単位時間当たりの重量空間速度（ＷＨＳＶ）を使用することができる。ＷＨＳＶは、（不活性成分および／または充てん剤を除く）モレキュラーシーブ触媒の全反応体積の重量当たりの１時間当たりの（希釈剤を除く）供給物の重量として定義される。ＷＨＳＶは、一般に、約０．５時間−１〜約３００時間−１の範囲、例えば、約０．１時間−１〜約２００時間−１の範囲などの約０．０１時間−１〜約５００時間−１の範囲であるべきである。
オキシジェネート転換プロセスのための反応器システムの実際的な実施形態は、モデム流体接触分解装置に類似の連続再生による循環流体床反応器である。オキシジェネートからオレフィンへの転換が発熱プロセスであり、中間冷却器または他の冷却装置を有するいくつかの段階が必要とされるため、固定床は、一般にこのプロセスには好ましくない。この反応は、低圧力、低密度ガスの生成による高い圧力低下も生じる可能性がある。
そのようなオキシジェネートからオレフィンへのプロセスにおいて触媒は頻繁に再生されなければならないため、反応器は、触媒の一部を再生器へと容易に除去することができるものであるべきである。再生器において、触媒は、酸素を含む気体、例えば空気などの再生媒体を受け、コークを燃焼除去して、触媒活性が回復した触媒が生じる。再生器における温度、酸素分圧および滞留時間の条件は、約０．５重量％っ未満の再生された触媒上のコーク含有量を達成するように選択されるべきである。再生された触媒の少なくとも一部分は反応器に戻されるべきである。
別の例として、メタノール（および／または他のオキシジェネート）からオレフィンへの転換のために有効である触媒は、しばしば、メタノールおよび／または他のオキシジェネートから芳香族化合物への転換のためにも有効である。メタノールから芳香族を形成するための反応条件は、しばしば、オレフィン形成のための反応条件と類似するが、芳香族形成では、より過酷度が高い傾向のある条件が好ましい場合がある。したがって、いくつかの態様において、芳香族形成に有利となる可能性のある条件には、より低いＷＨＳＶ値、より高い温度および／またはより高い反応物の分圧が含まれる可能性がある。芳香族化合物は、一般に、Ｃ６〜Ｃ１１芳香族を含むことができ、Ｃ６、Ｃ７および／またはＣ８芳香族が好ましい。例えば、好ましい生成物は、ベンゼン（Ｃ６）、トルエン（Ｃ７）および／またはキシレン（Ｃ８）を含むことができる。
本発明を、それらを限定することを目的としない以下の実施例によって例証する。
実施例１ Ｎ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヒドロキシドの調製
３６０．０ｍＬのＨ２Ｏ中５．６ｇのＮａＨＣＯ３の新しく調製され、強力に混合された溶液（ｐＨ＝８）に、４８．２ｍＬ（５２６．３ｍｍｏｌ）の１，３−アセトンジカルボキシレートと、それに続いて、２３．０ｍＬ（２６３．２ｍｍｏｌ）の２，３−ブタノジオンを添加する。混合物を７２時間、連続的に攪拌し続ける。この期間の後、得られた大量の沈殿物を真空化でろ過し、氷浴中で冷却し、ＨＣｌ（５％）を用いてｐＨ＝５まで酸性化する。未加工の沈殿物をＣＨＣｌ３で３回抽出し、組み合わせた有機相を塩水で洗浄し、およびＭｇＳＯ４上で乾燥させる。混合物を、折られたろ過材を通してろ過し、および得られたろ液を真空下で濃縮し、および追加的な精製を行わずに次の段階で使用する。
得られた固体を３００．００ｍＬの塩酸（１Ｍ）および３０．０ｍＬの氷酢酸の混合物中に懸濁させ、その後、２４時間、還流させながら加熱する。得られた混合物を最初に室温まで冷却し、次いで、氷浴中で冷却し、その後、ＣＨ２Ｃｌ２を用いて５回抽出し、組み合わせた有機相をＭｇＳＯ４上で乾燥させる。得られた粗製沈殿物を、折られたろ過材を通してろ過し、真空下で濃縮して、３２．７ｇ（７５％）の所望のジケトン、３ａ，６ａ−ジメチルテトラヒドロペンタレン−２，５（１Ｈ，３Ｈ）−ジオンが得られる。
以下に記載する方法によって、このジケトンを、相当するジアミンへと変換する。３５０．０ｍＬのメタノール中１．０Ｍのジメチルアミン溶液を氷浴中で冷却し、およびその上に、ｐＨ＝７〜８が得られるまで、ＭｅＯＨ中５ＮのＨＣｌ溶液を滴下する。次いで、可能な限り最小量のＭｅＯＨ中に溶解された、以前に調製されたジケトン１６．７ｇ（１００．７ｍｍｏｌ）を添加し、続いて、１０．２ｇ（１６１．２ｍｍｏｌ）のＮａＢＨ３ＣＮを添加する。温度を室温まで上昇させ、７２時間、連続的に攪拌し続ける。
ｐＨ＝２に達するまでＭｅＯＨ中５ＮのＨＣｌを添加して、ＫＯＨ中飽和溶液まで、形成したＨＣＮをＮ２の流れによって置き換えることによって、可能な限り過剰のＮａＢＨ３ＣＮを中和する。混合物を真空下で部分的に濃縮し、およびｐＨ＝１２に達するまで、得られた粗製物をＫＯＨ（２５％）溶液によって塩基化し、およびそれをＮａＣｌによって飽和させる。得られた粗製物をＣＨ２Ｃｌ２によって３回抽出し、組み合わせた有機相をＭｇＳＯ４上で乾燥させる。これを、２１．４ｇ（９５％）の所望のジアミン、Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアミンが得られるまで、真空下で濃縮する。
その後、ジアミンを第４級ジアンモニウムケトンへと変換する。２１．６ｇの以前に得られたジアミンを１００．０ｍＬのＭｅＯＨに溶解し、およびこれに、補償圧力漏斗によってゆっくりと４０．０ｍＬのＭｅＯＨ中４５．０ｍＬ（７２２．８ｍｍｏｌ）のＣＨ３Ｉを添加する。ほぼ直後に黄色状沈殿物が生じる。混合物を７２時間、連続的に攪拌し続け、次いで、４５．０ｍｌ（７２２．８ｍｍｏｌ）のＣＨ３Ｉを添加し、１週間が終わるまで連続攪拌下に保持する。得られた沈殿物を真空下でろ過し、大量のジエチルエーテルで洗浄すると、３７．１ｇのヨーシド型の所望の第４級アンモニウム塩、Ｎ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヨージドが得られる。
ろ液を真空下で濃縮し、および得られた粘性固体を大量のアセトンで洗浄すると、新たな沈殿物が現れ、これをろ過および真空下で乾燥後、さらに２．０ｇの上記アンモニウム塩（８０％）が得られる。
以下の方法に従って、イオン交換樹脂を使用して、カチオンのヨージドをヒドロキシドと交換する。２０ｇ（４４ｍｍｏｌ）のカチオンのヨージド（ＲＩ２）を水に溶解する。得られた溶液に、８９ｇのＤｏｗｅｘ ＳＢＲ樹脂を添加し、およびこれを翌日まで攪拌下に保持する。その後、これをろ過し、蒸留水で洗浄して、Ｎ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヒドロキシド（Ｒ（ＯＨ）２）が得られる。フェノールフタレインを指示薬として使用して、ＨＣｌ（水）を用いてこれを滴定し、９２％より高い交換効率が得られる。
最終溶液は、溶液１０００ｇ当たり０．４７当量のヒドロキシドを含有する。
実施例２ ゼオライト調製物ＩＴＱ−５５
４０％のコロイド状シリカの水溶液（Ｌｕｄｏｘ ＡＣＥ−４０）６ｇを、１０００ｇ中０．４７当量のヒドロキシドを含有するＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヒドロキシド（Ｒ（ＯＨ）２）の溶液４２．５ｇに添加する。過剰量の水が完全に排除され、示される最終組成に達するまで、攪拌下で混合物をエバポレーションさせる。最後に、０．７４ｇのフッ化アンモニウムを２．５ｇの水中に添加する。ゲルの組成は、ＳｉＯ２：０．２５Ｒ（ＯＨ）２：０．５ＮＨ４Ｆ：５Ｈ２Ｏである。
得られた混合物を、ポリテトラフルオロエチレンの内部スリーブを備えたオートクレーブに導入し、およびこれを、回転システムを備えた電気炉中で１０日以上、１５０℃で加温する。ろ過、蒸留水による洗浄および１００℃での乾燥時に得られた固体のＸ線ディフラクトグラムを図１に示す。これは、表ＩＩＩに現れる最も特徴的なピークの一覧を表す。空気中３時間の８００℃における焼成によって、収蔵された有機種を排除することが可能である。焼成されたゼオライトＩＴＱ−５５のＸ線回折パターンを図２に示す。これは、表ＩＶに現れる最も特徴的なピークの一覧を表し、材料がこのプロセスの間に安定であることを示す。
実施例３ ゼオライト調製物ＩＴＱ−５５
８ｇのテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を、１０００ｇ中０．４７当量のヒドロキシドを含有するＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヒドロキシド（Ｒ（ＯＨ）２）の溶液４０．８ｇに添加する。ＴＥＯＳの加水分解から生じるエタノールおよび必要量の水が完全に排除され、示される最終組成に達するまで、攪拌下で混合物をエバポレーションさせる。最後に、０．７７ｇのフッ化水素酸の溶液を添加する（重量で５０％のＨＦ）。ゲルの組成は、ＳｉＯ２：０．２５Ｒ（ＯＨ）２：０．５ＨＦ：５Ｈ２Ｏである。
得られた混合物を、ポリテトラフルオロエチレンの内部スリーブを備えたオートクレーブに導入し、およびこれを、回転システムを備えた電気炉中で１０日以上、１５℃で加温する。ろ過、蒸留水による洗浄および１００℃での乾燥時に得られた固体はＩＴＱ−５５である。
実施例４ ゼオライト調製物ＩＴＱ−５５
４０％のコロイド状シリカの水溶液（Ｌｕｄｏｘ ＡＣＥ−４０）６ｇを、１０００ｇ中０．４７当量のヒドロキシドを含有するＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヒドロキシド（Ｒ（ＯＨ）２）の溶液４２．５ｇに添加する。その後、０．１４ｇの水酸化アンモニウムを添加し（５７％Ａｌ２Ｏ３）、および過剰量の水が完全に排除され、示される最終組成に達するまで混合物をエバポレーションさせる。最後に、０．７４ｇのフッ化アンモニウムを２．５ｇの水中に添加する。ゲルの組成は、ＳｉＯ２：０．０２Ａｌ２Ｏ３：０．２５Ｒ（ＯＨ）２：０．５ＮＨ４Ｆ：５Ｈ２Ｏである。
得られた混合物を、ポリテトラフルオロエチレンの内部スリーブを備えたオートクレーブに導入し、およびこれを、回転システムを備えた電気炉中で１４日以上、１５０℃で加温する。ろ過、蒸留水による洗浄および１００℃での乾燥時に得られた固体は、図３に示すＸ線回折を示し、これはＩＴＱ−５５であることを示す。
実施例５ ゼオライト調製物ＩＴＱ−５５
０．０８７ｇのＴｉテトラエトキシド（ＩＶ）（ＴＥＯＴｉ）に、８ｇのテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を添加する。次に、１０００ｇ中０．４７当量のヒドロキシドを含有するＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヒドロキシド（Ｒ（ＯＨ）２）の溶液４０．８ｇを添加する。ＴＥＯＳおよびＴＥＯＴｉの加水分解から生じるエタノールおよび必要量の水が完全に排除され、示される最終組成に達するまで、攪拌下で混合物をエバポレーションさせる。最後に、０．７７ｇのフッ化水素酸の溶液を添加する（重量で５０％のＨＦ）。ゲルの組成は、ＳｉＯ２：０．０１ＴｉＯ２：０．２５Ｒ（ＯＨ）２：０．５ＨＦ：５Ｈ２Ｏである。
得られた混合物を、ポリテトラフルオロエチレンの内部スリーブを備えたオートクレーブに導入し、およびこれを、回転システムを備えた電気炉中で１４日以上、１５０℃で加温する。ろ過、蒸留水による洗浄および１００℃での乾燥時に得られた固体はＩＴＱ−５５である。
実施例６ ゼオライト調製物ＩＴＱ−５５
４０％のコロイド状シリカの水溶液（Ｌｕｄｏｘ ＡＣＥ−４０）６ｇを、１０００ｇ中０．４７当量のヒドロキシドを含有するＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヒドロキシド（Ｒ（ＯＨ）２）の溶液４２．５ｇに添加する。次に、０．１ｇのＨ３ＢＯ３を添加し、および過剰量の水が完全に排除され、示される最終組成に達するまで、攪拌下で混合物をエバポレーションさせる。最後に、０．７４ｇのフッ化アンモニウムを２．５ｇの水中に添加する。ゲルの組成は、ＳｉＯ２：０．０２Ｂ２Ｏ３：０．２５Ｒ（ＯＨ）２：０．５ＮＨ４Ｆ：５Ｈ２Ｏである。
得られた混合物を、ポリテトラフルオロエチレンの内部スリーブを備えたオートクレーブに導入し、およびこれを、回転システムを備えた電気炉中で１４日以上、１５０℃で加温する。ろ過、蒸留水による洗浄および１００℃での乾燥時に得られた固体はＩＴＱ−５５である。
実施例７ ゼオライト調製物ＩＴＱ−５５
８ｇのテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）に、１０００ｇ中０．５３当量のヒドロキシドを含有するＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヒドロキシド（Ｒ（ＯＨ）２）の溶液３６．６ｇを添加する。次に、０．０４７６ｇのＨ３ＢＯ３を添加する。ＴＥＯＳの加水分解から生じるエタノールおよび必要量の水が完全に排除され、示される最終組成に達するまで、攪拌下で混合物をエバポレーションさせる。ゲルの組成は、ＳｉＯ２：０．０１Ｂ２Ｏ３：０．２５Ｒ（ＯＨ）２：１０Ｈ２Ｏである。
得られた混合物を、ポリテトラフルオロエチレンの内部スリーブを備えたオートクレーブに導入し、およびこれを、回転システムを備えた電気炉中で１４日以上、１５０℃で加温する。ろ過、蒸留水による洗浄および１００℃での乾燥時に得られた固体はＩＴＱ−５５である。
実施例８ ゼオライト調製物ＩＴＱ−５５
８ｇのテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）に、１０００ｇ中０．５３２当量のヒドロキシドを含有するＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ５，Ｎ５，３ａ，６ａ−オクタメチルオクタヒドロペンタレン−２，５−ジアンモニウムジヒドロキシド（Ｒ（ＯＨ）２）の溶液３６．３ｇを添加する。次に、０．８０５ｇのＧｅＯ２を添加する。ＴＥＯＳの加水分解から生じるエタノールおよび必要量の水が完全に排除され、示される最終組成に達するまで、攪拌下で混合物をエバポレーションさせる。ゲルの組成は、ＳｉＯ２：０．２ＧｅＯ２：０．２５Ｒ（ＯＨ）２：１０Ｈ２Ｏである。
得られた混合物を、ポリテトラフルオロエチレンの内部スリーブを備えたオートクレーブに導入し、およびこれを、回転システムを備えた電気炉中で１４日以上、１５０℃で加温する。ろ過、蒸留水による洗浄および１００℃での乾燥時に得られた固体はＩＴＱ−５５である。
実施例９ 実施例２のＩＴＱ−５５材料における３０℃でのＣＯ２の吸着
３０℃および９バールにおける、実施例２に従って調製されたＩＴＱ−５５材料のＣＯ２の吸着能力の測定は、２．９６ミリモル／ｇに相当する。同様に、２０回の吸着／脱着サイクルを実行した後に得られた値は２．９５ミリモル／ｇであり、このことは、材料ＩＴＱ−５５は、高いサイクル数の後にその吸着能力を保持することを実証する。
実施例１０ 実施例２のＩＴＱ−５５材料における６０℃でのＣＯ２の吸着
６０℃および９バールにおける、実施例２に従って調製されたＩＴＱ−５５材料のＣＯ２の吸着能力の測定は、２．３５ミリモル／ｇに相当する。
実施例１１ 実施例２のＩＴＱ−５５材料における６０℃でのメタンの吸着
６０℃および９バールにおける、実施例２に従って調製されたＩＴＱ−５５材料のメタンの吸着能力の測定は、この温度および圧力で２４時間の平衡後、０．２２ミリモル／ｇに相当する。
実施例１２ 実施例２のＩＴＱ−５５材料における３０℃でのメタンの吸着
３０℃および９バールにおける、実施例２に従って調製されたＩＴＱ−５５材料のメタンの吸着能力の測定は、この温度および圧力で２４時間の平衡後、０．１８ミリモル／ｇに相当する。実施例５において観察されたものに関するこれらの条件下での最低吸着能力は、ゼオライトＩＴＱ−５５細孔を通してのメタンの拡散能力の低下を示す。
実施例１３ 実施例２のＩＴＱ−５５材料におけるＣＯ２およびメタンの分離の選択性の決定
メタンおよびＣＯ２分離の選択性は、同一圧力および温度におけるＣＯ２およびメタンの純粋気体の等温線の吸着値の比率から考察されている。分離プロセスの選択性は、これらの値間の比率がより高い限り、より良好であると考えられる。図４中、様々な温度における気体気圧に対するこの比率の変動を示す。
実施例１４ 実施例２のＩＴＱ−５５材料における３０℃でのエタンの吸着
３０℃および９バールにおける、実施例２に従って調製されたＩＴＱ−５５材料のエタンの吸着能力の測定は、この温度および圧力で２４時間の平衡後、０．１４ミリモル／ｇに相当する。
実施例１５ 実施例２のＩＴＱ−５５材料における３０℃でのエチレンの吸着
３０℃および９バールにおける、実施例２に従って調製されたＩＴＱ−５５材料のエチレンの吸着能力の測定は、この温度および圧力で２４時間の平衡後、０．７５ミリモル／ｇに相当する。
プロセス実施例１ ゼオライト構造変動のモデリング
ＩＴＱ−５５の細孔構造をさらに調査するために、ＩＴＱ−５５構造の分子動力学シミュレーションを単位格子において実行し、密度関数理論を使用して、単位格子における原子間の相互作用を決定した。繰り返し格子境界条件を使用して、効果的に「無限」格子を供給した。単位格子の体積変動を考慮するため、ＮＰＴ集団において分子動力学シミュレーションを実行した。密度関数理論を使用して、最適単位格子構造は、オングストロームで、２２．５８（ａ）；１３．５１（ｂ）；および１４．７４（ｃ）であると計算された。これは、Ｘ線回折によって決定された２２．３９（ａ）；１３．３４（ｂ）；１４．５（ｃ）の単位格子構造に相当する。最小細孔窓領域のサイズに関して、最適構造の密度関数理論によって決定された最小サイズ窓領域は、２．３７オングストロームであった。Ｘ線回折データから決定された最小細孔窓領域は２．０７オングストローム（最小）であった。これらの最小寸法のいずれも、ＩＴＱ−５５細孔網目構造内で吸着されるものとして観察される（Ｎ２およびＣＯ２などの）いくつかの分子のサイズよりも実質的に小さいことは留意すべきである。
図１１は、交互作用可能性のために密度関数理論を使用した分子動力学シミュレーションの間に単位格子のサイズがどのように変動したかを示す。図１１中、線１１１０、１１２０および１１３０は、Ｘ線回折データから決定された単位格子の（オングストロームでの）ａ、ｂおよびｃパラメータをそれぞれ示す。線１１１２、１１２２および１１３２は、密度関数理論によって決定された最適構造の単位格子のａ、ｂおよびｃパラメータをそれぞれ示す。線１１１４、１１２４および１１３４は、それが３００Ｋの温度でＮＰＴ集団分子動力学状態の間に変動する場合の単位格子のａ、ｂおよびｃパラメータをそれぞれ示す。図１１に示されるように、単位格子の「ｃ」パラメータは、最適化ＤＦＴ構造および３００Ｋにおいて算出されたサイズ変動の間のサイズの最大変動を示した。
図１２は、単位格子における最小開口（または細孔）サイズと関連する分子動力学シミュレーションからの追加的な結果を示す。図１２は、様々な温度における分子動力学シミュレーション間の単位格子構造における最小８員環の反対側の酸素原子間の距離の変化を示す。シミュレーション温度は２００Ｋ（１２１０）、３００Ｋ（１２２０）、４００Ｋ（１２３０）、６００Ｋ（１２４０）および１１００Ｋ（１２５０）に相当する。図１２の結果を生じるためにシミュレートされた全時間量は約６ピコ秒に相当することに留意すべきである。短い時間量にもかかわらず、図１２に示されるように、最小細孔距離のサイズは実質的に様々であることができる。特に、より高い温度で、シミュレーションによって計算された最大最小細孔距離は３．６オングストロームに近く、かつそれはＩＴＱ−５５細孔網目構造に入ることが可能であると考えられる（Ｎ２など）最大分子のサイズに相当する。任意の特定の理論によって拘束されないが、より高い温度でのシミュレーション結果は、カットオフサイズを越える他の分子を除外するが、いくつかのより大きい分子が入ることができるように、ＩＴＱ−５５最小サイズ細孔チャネルの拡大する能力を示す傾向があり得る。温度が低下すると、（ピーク最大の位置によって示されるように）最小距離の平均サイズは増加するが、平均サイズ周囲の変動量は減少する（より狭い分布）ことも留意すべきである。
プロセス実施例２ 吸着特徴
図１３は、周囲付近の圧力におけるＩＴＱ−５５結晶の２８℃における吸着等温線を示す。図１３中、１グラムのＩＴＱ−５５当たりの吸着された成分のミリモル量を圧力と比較して示される。図１３に示されるように、ＣＯ２はＩＴＱ−５５によって容易に吸着される。Ｎ２およびＡｒも、より少ない量ではあるが、吸着される。対照的に、２８℃においてメタンの吸着は実質的に観察されない。図１３の等温線は、ＩＴＱ−５５は、メタンなどのより大きい分子からのＣＯ２、Ｎ２またはＡｒの分離に適切となる可能性があることを示すように思われる。さらに、図１３の等温線は、Ｎ２からのＣＯ２の分離も実行可能であり得ることを示唆する。
図１４は、３０℃における拡張範囲の圧力に関するＣＯ２およびＮ２の吸着等温線を示す。図１４に示されるように、ＩＴＱ−５５は、圧力が増加するにつれて、ＣＯ２およびＮ２吸着に関する実質的な能力を有するように思われる。図１４のデータは、ＣＯ２およびＮ２に関する平衡分離が選択性において限定され得ることを示唆する。
図１５は、ＣＯ２およびＮ２の等量（ｉｓｏｓｔｅｒｉｃ）吸着熱を示す。図１５に示されるように、ＣＯ２の吸着熱は、Ｎ２の吸着熱の値の約２倍であるように見え、吸着熱は、事前の吸収量にはほぼ依存しないと思われる。
図１６は、５℃および２５℃における１ｋｇのＩＴＱ−５５当たりの、モル単位のＮ２の平衡充填容量を示す。図１６に示されるように、ＩＴＱ−５５は、温度が低下すると、Ｎ２の吸着能力が増加するように思われる。ＩＴＱ−５５によるメタンおよびより大きい炭化水素の最小吸着に基づき、図１６は、ＩＴＱ−５５が、周囲付近または周囲未満の温度におけるメタン（またはより大きい化合物）からのＮ２の選択的分離を実行するために適切となる可能性があることを示唆する。
図１７は、分離用に使用される従来のゼオライトであるゼオライト５Ａと比較した場合のＩＴＱ−５５のＨ２Ｏの平衡負荷容量を示す。図１７に示されるように、ＩＴＱ−５５は、従来のゼオライトと比較して、より低い水の吸収容量を有する。これは、水が気体流中の微量成分である２種の他の成分が関与する分離プロセスの間に水吸着を減少または最小化するために有益となる可能性がある。
図１８は、Ｃ２Ｈ４、Ａｒ、ＫｒおよびＣＨ４の２８℃における吸着等温線を示す。図１３と同様に、ＣＨ４の吸着が最小であるか、またはさらには吸着がないことが観察された。これは、ＩＴＱ−５５がメタンからエチレンの分離に適切となる可能性があることを示唆するように十分に吸着されるエチレンとは対照的である。ＡｒおよびＫｒも、メタンおよびより大きい炭化水素から分離可能であるように十分な吸着を示す。
図１９は、１バール（１０１ｋＰａ）および２８℃におけるメタンおよびエチレンの平衡吸着の比較を示す。図１９に示されるように、ＩＴＱ−５５は、メタンに対するエチレンの吸着に関する実質的な選択性を有する。
図２０は、−１０℃で１０バール（約１ＭＰａａ）までにおけるＨ２および２８℃におけるＣＨ４の吸着等温線を示す。他の比較と同様に、Ｈ２はＣＨ４より実質的により多い量で吸着される。図２０のデータは、ＩＴＱ−５５がＣＨ４からのＨ２の動的分離に適切となる可能性があることを示唆する。
ＩＴＱ−５５はＣＨ４の最小吸着のみを提供するが、動的な観点から、生じるＣＨ４のいずれの吸着も、エチレンの吸着より速いように思われる。図２１は、ＣＯ２（２１１０）、Ｎ２（２１２０）、ＣＨ４（２１３０）およびＣ２Ｈ４（２１４０）の１バール（１０１ｋＰａ）および３０℃における時間の平方根の関数としての吸着を示す。図２１は、ＣＯ２吸着のための拡散モデルに基づく曲線適合（２１５０）を示す。ｘ軸は、時間の平方根との拡散の典型的な関係に基づいて選択される。ｙ軸は、拡散速度の比較の容易さを可能にするために、吸着の量と比較して正規化される。図２１に示されるように、Ｎ２およびＣＯ２はＣＨ４より急速に吸着されるが、エチレンはよりゆっくりと実際に吸着される。
表１０１は、図２１における測定された吸着値に基づいて計算された拡散係数値を示す。表１０１の拡散係数値は、６０μｍのＩＴＱ−５５結晶サイズで計算された。拡散係数値に基づいて、表１０１は動的選択性も示す。表１０１に示されるように、ＩＴＱ−５５は、ＣＨ４と比較してＣＯ２に対する予想外の高い動的選択性を示す。
Figure 0006419224
図２２は、Ｎ２（２２１０）、ＣＯ２（２２２０）、ＣＨ４（２２３０）、Ｃ２Ｈ６（２２４０）およびＣ２Ｈ４（２２５０）の時間の関数としての吸収と関連する追加的データを示す。図２２のデータは、１０００ミリバール（１０１ｋＰａ）におけるＮ２を例外して、７００ミリバール（７０ｋＰａ）における吸収に相当する。図２２に示されるように、ＣＨ４およびＣ２Ｈ６の吸収は少ないか、または生じない。Ｃ２Ｈ４およびＮ２の両方が、長時間で遅い吸収を示し、Ｃ２Ｈ４のより実質的な充填は長時間で達成される。ＣＯ２の吸着はＣ２Ｈ４またはＮ２の吸着より速く、これらの成分と比較してＣＯ２の動的分離を実行する能力を示唆する。
平衡吸着選択性も計算した。表１０２は、図２２の測定された吸着値に基づいて計算された吸収値を示す。ＣＨ４およびＣ２Ｈ６が両方ともＩＴＱ−５５において非常に低い吸着を示すことに留意すべきである。吸収値に基づいて、表１０２は吸着選択性も示す。表１０２に示されるように、ＩＴＱ−５５は、ＣＨ４と比較してＣＯ２に対する予想外の高い動的選択性を示す。
Figure 0006419224
図２８は、ＩＴＱ−５５におけるアセチレンに関して算出された吸着等温線を示す。アセチレンは、ＣＯ２と同等の動的直径を有すると考えられ、したがって、ＩＴＱ−５５の細孔構造に入り／拡散することが可能であると予想される。アセチレンの吸着を調査するために、ＩＴＱ−５５結晶表面におけるアセチレンの吸着に関してＧｒａｎｄ Ｃａｎｏｎｉｃａｌ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏシミュレーションを実行した。比較として、吸着等温線を計算するためにＣＯ２およびＮ２の吸着に関してもシミュレーションを実行した。図２８に示されるように、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）は、約０バール〜約３０バール（３ＭＰａａ）の低圧力の範囲で、Ｎ２より多い量であるが、ＣＯ２と比較するとより少ない量で吸着されると予測される。
プロセス実施例３ 追加的なＳＥＭ特徴決定
図２３Ａおよび２３Ｂは、ＩＴＱ−５５結晶の走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）像を示す。この像は、約５０μｍ〜約７０μｍのサイズを有する大型層状結晶を示す。
プロセス実施例４ 拡散特徴
図２４および２５は、ＩＴＱ−５５試料におけるＣＨ４およびＣＯ２（図２４）ならびにＮ２（図２５）に対する周波数応答による動力学的研究を示す。図２４は、３０℃および０．１バール（１０ｋＰａ）の圧力におけるＣＨ４およびＣＯ２に相当する。図２４中、ＣＨ４データに適合する線は線２４１１に相当し、他方、ＣＯ２データに適合する線は線２４２１に相当する。この結果は、ＩＴＱ−５５におけるＣＨ４は、研究された周波数領域に関して明白な視覚的吸着がないＨｅと同様の挙動を示す。図２３Ａおよび２３Ｂに示されたＩＴＱ−５５試料の６０μｍ結晶におけるＣＯ２拡散時間定数は０．００３／秒である。
図２５は、−７０℃（２５１０）、−２０℃（２５２０）、３０℃（２５３０）の３種の温度および１バール（１０１ｋＰａ）の同一圧力におけるＮ２吸着に相当する。比較のため、３０℃および１バールにおけるＨｅ吸着も示す（２５４０）。低周波数において、周波数応答曲線は平坦域に達して平衡状態を反映し、および等温線勾配は、Ｎ２およびヘリウム実験の平坦域間の差異によって数量化することができる。この結果は、Ｎ２は、より遅い拡散係数であるが、−７０℃より多く吸着することを示す。Ｎ２は、３０℃と比較して−７０℃で約３倍のより多くの容量を有する。図２３Ａおよび２３Ｂに示されたＩＴＱ−５５試料の６０μｍ結晶におけるＮ２拡散時間定数は、３０℃において０．０００４／秒であり、かつ２０℃では０．０００２８／秒まで低速化する。類似条件（３０℃）におけるＮ２およびＣＯ２の拡散係数を比較すると、動的選択性は約８である。また、Ｎ２およびＣＨ４／ＣＯ２の分離に関する動的選択性はより高い。
図２７は、ＩＴＱ−５５におけるＣＯ２のＺＬＣ結果を示す。ＺＬＣ実験は、ヘリウム中１０％ＣＯ２を使用して、小型クロマトグラフィカラムにおいて実行した。部分的充填実験２７２１による実験データはＺＬＣモデル２７２２に適合し、および完全平衡実験２７１１は、同パラメータを使用して、モデル２７１２によって予測される。図２３Ａおよび２３Ｂに示されたＩＴＱ−５５試料の６０μｍ結晶における拡散時間定数は０．００３／秒として定量化されている。
図２６中、エタンおよびエチレンの拡散時間定数の温度依存性を、Ｈｉｄｅｎ Ｉｓｏｃｈｅｍａから入手可能なＨＩＤＥＮ ＩＭＩ容積測定気体吸収装置において実行された単一気体吸収実験から推測された。ゼオライトＩＴＱ−５５は、最初に湿分および以前に吸着した種を除去するために４時間で、動的真空下で３００℃において活性化され、次いで、選択された温度まで冷却された。標的気体を、１．１バールで試料セル中に導入した。試料セルにおける緩やかな圧力低下によって、ゼオライト上での気体吸着が生じた。測定された気体吸収曲線を使用し、拡散時間定数を推測した。図２６に示す条件において平衡充填には到達しなかったが、シミュレーションされた値を使用して平衡充填を決定した。次の温度において、および／または次の吸着気体に関して、この手順を繰り返した。図２６に示すように、拡散時間定数の温度依存性は、エチレンと比較して、エタンに関して、拡散のより高い活性化エネルギーを示す。２５℃付近の温度において、エチレンは約５０のより高い動的選択性を有するように思われる。温度が増加すると、図２６では、エタンと比較して、エチレンに関する動的選択性が低下することが示される。
予言的実施例１ メタン、天然ガスおよび他の炭化水素からのＮ２の分離
以下は予言的実施例である。天然ガス鉱床は、しばしば窒素を全気体組成物の一部分として含むことができる。さらに、天然ガスの抽出の間に、抽出を補助するために、窒素を井戸に導入することができる。このプロセスを「窒素フラッディング」と呼ぶことができる。結果として、天然ガスは、しばしば窒素を「汚染物質」として含む可能性がある。窒素は、一般に、多くの天然ガスの使用に有害ではないが、窒素が希釈剤の役割を果たすことができ、天然ガス供給装置の燃料比を低下させる。したがって、天然ガス供給物の窒素含有量を低下させるか、または最小化することは有益である可能性がある。天然ガスは、典型的に、他の小（Ｃ２〜Ｃ４）炭化水素と一緒に、メタンの実質的な部分を含有することができる。したがって、天然ガスからの窒素の分離に関して本明細書に記載される技術は、より一般に、メタン、エタンおよび３個以上の重原子を含有する他の有機化合物からの窒素の分離のためにも適切となることが可能である。これらの技術は、エチレンおよび／またはアセチレンからの窒素の分離のためにも適切となることが可能であるが、その選択性は、アルカンまたはアルコールに対する選択性とは異なり得る。
窒素を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤および／または膜を使用して天然ガス（またはアルカン／有機化合物を含有する他の流れ）から分離することができる。吸着は、スイング吸着プロセスなどの任意の好都合な種類のプロセスを使用して実行することができる。吸着による分離のために、窒素も含有する天然ガス（またはアルカン／有機化合物を含有する他の流れ）を吸着剤構造に暴露することができる。吸着剤構造の表面は、吸着剤構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成される、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく吸着剤構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、吸着剤構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
同様に、膜を通しての透過による分離に関して、窒素も含有する天然ガス（またはアルカン／有機化合物を含有する他の流れ）を膜構造に暴露することができる。膜構造の表面は、膜構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成され、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく膜構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、膜構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
分離プロセスの間、天然ガス（または他の炭化水素または有機成分）および窒素を含んでなる流体を吸着剤または膜構造に暴露することができる。ＩＴＱ−５５に対する窒素の動的直径および／または親和性に基づき、窒素は、メタンまたは他の有機化合物と比較して、優先的に吸着剤または膜構造に入ることができる。これによって、少なくとも約５、または少なくとも約１０、または少なくとも約２０、または少なくとも約３０の吸着または膜を介しての分離のいずれかに関して、メタンまたは他の有機化合物を上回る窒素に対する選択性が可能となる。
任意選択的に、吸着分離または膜は、３００Ｋ未満、例えば、２７５Ｋ以下、または２５０Ｋ以下、または２２５Ｋ以下、または２００Ｋ以下の温度で実行することができる。これによって、分離を実行するための、および窒素を保持するための吸着剤構造の容量を潜在的に増加するためのＩＴＱ−５５の選択性を向上させることができる。任意選択的に、低温で分離を実行することは、流体が吸着剤または膜構造に暴露される前に、水を流体から濃縮除去することができることから利益を得ることができる。任意選択的に、低温分離は、１０００バール（１００ＭＰａａ）以下の圧力などの任意の好都合な圧力において実行することができる。これらの分離条件において、分離される流体は、任意選択的に液体に相当することができることは留意すべきである。
別の選択として、約２７０Ｋ〜約３７５Ｋの温度および約７００バール（７０ＭＰａａ）以下、または約５００バール（５０ＭＰａａ）以下、または約３００バール（３０ＭＰａａ）以下、または約１００バール（１０ＭＰａａ）以下の圧力において分離を実行することができる。これらの条件下で、メタンまたは他の有機化合物が入ることは減少、最小化、または潜在的に排除されることが可能である。メタンまたは他の有機化合物が吸着剤構造または膜構造に入ることが最小化することによって、高選択性の分離の実行を促進することができる。
なお別の選択として、約２７０Ｋより高い、または３２５Ｋより高い、または約３７５Ｋより高い、例えば、約６００Ｋ以上までの温度において分離を実行することができる。加えて、または代わりとして、約１００バール（１０ＭＰａａ）より高い、または約３００バール（３０ＭＰａａ）より高い、または約５００バール（５０ＭＰａａ）より高い、または約７００バール（７０ＭＰａａ）より高い、または約１５００バール（１５０ＭＰａａ）以上までの圧力において分離を実行することができる。加えて、または代わりとして、本段落に記載される温度および圧力範囲の任意の組合せにおいて分離を実行することができる。これらの条件下において、いくつかのメタンまたは他の有機化合物が吸着剤構造または膜構造に入ることが可能であり得るが、上記される選択性によって分離を実行することができる。
予言的実施例２ メタン、天然ガスおよび他の炭化水素からのＣＯ２の分離
以下は予言的実施例である。天然ガス鉱床は、しばしばＣＯ２を全気体組成物の一部分として含むことができる。ＣＯ２は、一般に、多くの天然ガスの使用に有害ではないが、ＣＯ２が希釈剤の役割を果たすことができ、天然ガス供給装置の燃料比を低下させる。さらに、いくつかの天然ガス供給源に関して、増加石油回収プロセスの一部として、炭化水素貯蔵器にＣＯ２を注入するため、ＣＯ２が存在し得る。したがって、天然ガス供給物のＣＯ２含有量を低下させるか、または最小化することは有益である可能性がある。天然ガスは、典型的に、他の小（Ｃ２〜Ｃ４）炭化水素と一緒に、メタンの実質的な部分を含有し得ることが留意される。したがって、天然ガスからのＣＯ２の分離に関して本明細書に記載される技術は、より一般に、メタン、エタンおよび３個以上の重原子を含有する他の有機化合物からの窒素の分離のためにも適切となることが可能である。これらの技術は、エチレンおよび／またはアセチレンからのＣＯ２の分離のためにも適切となることが可能であるが、その選択性は、アルカンまたはアルコールに対する選択性とは異なり得る。
ＣＯ２を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤および／または膜を使用して天然ガス（またはアルカン／有機化合物を含有する他の流れ）から分離することができる。吸着は、スイング吸着プロセスなどの任意の好都合な種類のプロセスを使用して実行することができる。吸着による分離のために、ＣＯ２も含有する天然ガス（またはアルカン／有機化合物を含有する他の流れ）を吸着剤構造に暴露することができる。吸着剤構造の表面は、吸着剤構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成される、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく吸着剤構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、吸着剤構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
同様に、膜を通しての透過による分離に関して、ＣＯ２も含有する天然ガス（またはアルカン／有機化合物を含有する他の流れ）を膜構造に暴露することができる。膜構造の表面は、膜構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成される、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく膜構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、膜構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
分離プロセスの間、天然ガス（または他の炭化水素または有機成分）およびＣＯ２を含んでなる流体を吸着剤または膜構造に暴露することができる。ＩＴＱ−５５に対するＣＯ２の動的直径および／または親和性に基づき、窒素は、メタンまたは他の有機化合物と比較して、優先的に吸着剤または膜構造に入ることができる。これによって、少なくとも約５、または少なくとも約１０、または少なくとも約２０、または少なくとも約３０の吸着または膜を介しての分離のいずれかに関して、メタンまたは他の有機化合物を上回るＣＯ２に対する選択性が可能となる。
任意選択的に、吸着分離または膜は、３００Ｋ未満、例えば、２７５Ｋ以下、または２５０Ｋ以下、または２２５Ｋ以下、または２００Ｋ以下の温度で実行することができる。これによって、分離を実行するための、およびＣＯ２を保持するための吸着剤構造の容量を潜在的に増加するためのＩＴＱ−５５の選択性を向上させることができる。任意選択的に、低温で分離を実行することは、流体が吸着剤または膜構造に暴露される前に、水を流体から濃縮除去することができることから利益を得ることができる。任意選択的に、低温分離は、１０００バール（１００ＭＰａａ）以下の圧力などの任意の好都合な圧力において実行することができる。これらの分離条件において、分離される流体は、任意選択的に液体に相当し得ることが留意される。
別の選択として、約２７０Ｋ〜約３７５Ｋの温度および約７００バール（７０ＭＰａａ）以下、または約５００バール（５０ＭＰａａ）以下、または約３００バール（３０ＭＰａａ）以下、または約１００バール（１０ＭＰａａ）以下の圧力において分離を実行することができる。これらの条件下で、メタンまたは他の有機化合物が入ることは減少、最小化、または潜在的に排除されることが可能である。メタンまたは他の有機化合物が吸着剤構造または膜構造に入ることが最小化することによって、高選択性の分離の実行を促進することができる。
なお別の選択として、約２７０Ｋより高い、または３２５Ｋより高い、または約３７５Ｋより高い、例えば、約６００Ｋ以上までの温度において分離を実行することができる。加えて、または代わりとして、約１００バール（１０ＭＰａａ）より高い、または約３００バール（３０ＭＰａａ）より高い、または約５００バール（５０ＭＰａａ）より高い、または約７００バール（７０ＭＰａａ）より高い、または約１５００バール（１５０ＭＰａａ）以上までの圧力において分離を実行することができる。加えて、または代わりとして、本段落に記載される温度および圧力範囲の任意の組合せにおいて分離を実行することができる。これらの条件下において、いくつかのメタンまたは他の有機化合物が吸着剤構造または膜構造に入ることが可能であり得るが、上記される選択性によって分離を実行することができる。
予言的実施例３ 合成ガス分離
以下は予言的実施例である。合成ガスは、典型的に、Ｈ、ＣＯ、ＣＯ２およびＨ２Ｏの組合背を含有する気体混合物を指す。任意選択的に、合成ガスは、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２およびＨ２Ｏの少なくとも２種、またはＨ２、ＣＯ、ＣＯ２およびＨ２Ｏの少なくとも３種を指すことができる時もある。任意選択的に、合成ガス流は、Ｎ２、ＣＨ４、Ｏ２および／または他の小炭化水素などの１種以上の他の成分を含有することもできる。合成ガスの少なくともいくつかの使用に関して、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２およびＨ２Ｏ以外の成分の含有量を低下させるか、または最小化することは有益となることが可能である。さらに、または代わりに、いくつかの態様において、１種以上の合成ガス成分を合成ガス流の残りの部分から分離することは有益となることが可能である。例えば、燃料としての使用のために合成ガスから水素ガスを分離すること、またはＣＯ２を使用および／または隔離することができるように、合成ガスからＣＯ２を分離することが望ましくなる可能性がある。
水素を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤および／または膜を使用して合成ガスから（および任意選択的にＮ２またはＣＨ４などの合成ガス流に存在する他の成分から）分離することができる。吸着は、スイング吸着プロセスなどの任意の好都合な種類のプロセスを使用して実行することができる。吸着による分離のために、合成ガス流を吸着剤構造に暴露することができる。吸着剤構造の表面は、吸着剤構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成される、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく吸着剤構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、吸着剤構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
同様に、膜を通しての透過による水素の分離に関して、合成ガス流を膜構造に暴露することができる。膜構造の表面は、膜構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成される、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく膜構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、膜構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
分離プロセスの間、合成ガスを含んでなる流体を吸着剤または膜構造に暴露することができる。ＩＴＱ−５５に対する水素の動的直径および／または親和性に基づき、水素は、合成ガスの他の成分と比較して、優先的に吸着剤または膜構造に入ることができる。これによって、少なくとも約５、または少なくとも約１０、または少なくとも約２０、または少なくとも約３０の吸着または膜を介しての分離のいずれかに関して、他の合成ガス成分を上回る水素に対する選択性が可能となる。
別の選択は、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤および／または膜を使用して合成ガスからＣＯ２を分離することであることができる。他の合成ガス成分と比較して、ＣＯ２は優先的に吸着されない成分であることができ、ＣＯ２濃度が増加した生成物が吸着されない流れの一部であることができる。吸着は、スイング吸着プロセスなどの任意の好都合な種類のプロセスを使用して実行することができる。吸着による分離のために、合成ガス流を吸着剤構造に暴露することができる。吸着剤構造の表面は、吸着剤構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成される、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく吸着剤構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、吸着剤構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
同様に、膜を使用するＣＯ２の分離に関して、合成ガス流を膜構造に暴露することができる。他の合成ガス成分が、ＩＴＱ−５５から構成される膜に優先的に入るため、ＣＯ２が豊富な流れは、膜分離の残留物に相当することができる。膜構造の表面は、膜構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成される、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく膜構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、膜構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
分離プロセスの間、合成ガスを含んでなる流体を吸着剤または膜構造に暴露することができる。他の合成ガス成分と比較して、ＩＴＱ−５５に対するＣＯ２の動的直径および／または親和性に基づき、ＣＯ２は、合成ガスの他の成分と比較して、優先的に吸着剤または膜構造に入ることができない。これによって、少なくとも約５、または少なくとも約１０、または少なくとも約２０、または少なくとも約３０の吸着または膜を介しての分離のいずれかに関して、他の合成ガス成分を上回るＣＯ２に対する選択性が可能となる。Ｎ２またはＣＨ４などの他の非合成ガス成分を追加的に含有する合成ガスは、２回の分離ステップ（又は分離工程）から利益を得てよいことが留意される。第１のステップ（又は工程）において、非吸着または残留流として、残りの合成ガス成分から、ＣＯ２、Ｎ２およびＣＨ４を分離することができる。次いで、第２の分離では、Ｎ２および／またはＣＨ４と比較して、ＩＴＱ−５５に対するＣＯ２の増加した親和性を利用して、濃縮吸着流または浸透流を形成することができる。
任意選択的に、吸着分離または膜は、３００Ｋ未満、例えば、２７５Ｋ以下、または２５０Ｋ以下、または２２５Ｋ以下、または２００Ｋ以下の温度で実行することができる。これによって、分離を実行するための、かつ水素および／またはＣＯ２を保持するための吸着剤構造の容量を潜在的に増加するためのＩＴＱ−５５の選択性を向上させることができる。任意選択的に、低温で分離を実行することは、流体が吸着剤または膜構造に暴露される前に、水を流体から濃縮除去することができることから利益を得ることができる。任意選択的に、低温分離は、１０００バール（１００ＭＰａａ）以下の圧力などの任意の好都合な圧力において実行することができる。これらの分離条件において、分離される流体は、任意選択的に液体に相当することができることは留意すべきである。
別の選択として、約２７０Ｋ〜約３７５Ｋの温度および約７００バール（７０ＭＰａａ）以下、または約５００バール（５０ＭＰａａ）以下、または約３００バール（３０ＭＰａａ）以下、または約１００バール（１０ＭＰａａ）以下の圧力において分離を実行することができる。これらの条件下で、メタンまたは他の有機化合物が入ることは減少、最小化、または潜在的に排除されることが可能である。メタンまたは他の有機化合物が吸着剤構造または膜構造に入ることが最小化することによって、高選択性の分離の実行を促進することができる。
なお別の選択として、約２７０Ｋより高い、または３２５Ｋより高い、または約３７５Ｋより高い、例えば、約６００Ｋ以上までの温度において分離を実行することができる。加えて、または代わりとして、約１００バール（１０ＭＰａａ）より高い、または約３００バール（３０ＭＰａａ）より高い、または約５００バール（５０ＭＰａａ）より高い、または約７００バール（７０ＭＰａａ）より高い、または約１５００バール（１５０ＭＰａａ）以上までの圧力において分離を実行することができる。加えて、または代わりとして、本段落に記載される温度および圧力範囲の任意の組合せにおいて分離を実行することができる。これらの条件下において、いくつかのメタンまたは他の有機化合物が吸着剤構造または膜構造に入ることが可能であり得るが、上記される選択性によって分離を実行することができる。
予言的実施形態４ Ｎ２からのＯ２の分離
以下は予言的実施例である。商業的に重要な種類の分離は、Ｎ２からのＯ２の分離である。空気はいくつかの反応のための供給物として使用することができるが、多くの状況において、空気と比較して酸素が豊富であるか、または減損しているかのいずれかの流れを有することが望ましくなる可能性がある。空気の出発流を使用して窒素から酸素を分離することに加えて、そのような分離は、一般に、酸素および窒素の両方を含有する他の流れにおいて実行することができる。
窒素を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤および／または膜を使用して酸素から分離することができる。吸着は、スイング吸着プロセスなどの任意の好都合な種類のプロセスを使用して実行することができる。吸着による分離のために、窒素および酸素を含有する流れを吸着剤構造に暴露することができる。酸素は、一般に、より小さい動的直径および／またはより高いＩＴＱ−５５に対する親和性を有することができ、したがって、酸素はゼオライトＩＴＱ−５５の細孔構造に優先的に入ることができると考えられる。吸着剤構造の表面は、吸着剤構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成される、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく吸着剤構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、吸着剤構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
同様に、膜を通しての透過による分離に関して、窒素および酸素を含有する流れを膜構造に暴露することができる。膜構造の表面は、膜構造に入る流体が、ＩＴＱ−５５の細孔を通過することによって入ることができるような様式で、ゼオライトＩＴＱ−５５から構成される、および／またはゼオライトＩＴＱ−５５を含むことができる。吸着剤構造次第で、ＩＴＱ−５５結晶構造内の欠陥および／または結晶間の欠陥は、いくつかの流体がＩＴＱ−５５を通過することなく膜構造に入ることを可能にする。そのような欠陥のため、膜構造に入る流体の１００％未満、例えば、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５％または少なくとも約９８％はＩＴＱ−５５結晶を通過し得る。
分離プロセスの間、酸素および窒素を含んでなる流体を吸着剤または膜構造に暴露することができる。ＩＴＱ−５５に対する酸素および窒素の相対的動的直径および／または相対的親和性に基づき、酸素は、窒素と比較して、優先的に吸着剤または膜構造に入ることができると考えられる。これによって、少なくとも約５、または少なくとも約１０、または少なくとも約２０、または少なくとも約３０の吸着または膜を介しての分離のいずれかに関して、酸素または窒素（所望のアウトプットに相当する生成物流次第で）に対する選択性が可能となる。
任意選択的に、吸着分離または膜は、３００Ｋ未満、例えば、２７５Ｋ以下、または２５０Ｋ以下、または２２５Ｋ以下、または２００Ｋ以下の温度で実行することができる。これによって、分離を実行するための、および窒素を保持するための吸着剤構造の容量を潜在的に増加するためのＩＴＱ−５５の選択性を向上させることができる。任意選択的に、低温で分離を実行することは、流体が吸着剤または膜構造に暴露される前に、水を流体から濃縮除去することができることから利益を得ることができる。任意選択的に、低温分離は、１０００バール（１００ＭＰａａ）以下の圧力などの任意の好都合な圧力において実行することができる。これらの分離条件において、分離される流体は、任意選択的に液体に相当することができることは留意すべきである。
別の選択として、約２７０Ｋ〜約３７５Ｋの温度および約７００バール（７０ＭＰａａ）以下、または約５００バール（５０ＭＰａａ）以下、または約３００バール（３０ＭＰａａ）以下、または約１００バール（１０ＭＰａａ）以下の圧力において分離を実行することができる。これらの条件下で、メタンまたは他の有機化合物が入ることは減少、最小化、または潜在的に排除されることが可能である。メタンまたは他の有機化合物が吸着剤構造または膜構造に入ることが最小化することによって、高選択性の分離の実行を促進することができる。
なお別の選択として、約２７０Ｋより高い、または３２５Ｋより高い、または約３７５Ｋより高い、例えば、約６００Ｋ以上までの温度において分離を実行することができる。加えて、または代わりとして、約１００バール（１０ＭＰａａ）より高い、または約３００バール（３０ＭＰａａ）より高い、または約５００バール（５０ＭＰａａ）より高い、または約７００バール（７０ＭＰａａ）より高い、または約１５００バール（１５０ＭＰａａ）以上までの圧力において分離を実行することができる。加えて、または代わりとして、本段落に記載される温度および圧力範囲の任意の組合せにおいて分離を実行することができる。これらの条件下において、いくつかのメタンまたは他の有機化合物が吸着剤構造または膜構造に入ることが可能であり得るが、上記される選択性によって分離を実行することができる。
予言的実施例５ 炭化水素および／または小有機化合物の貯蔵
以下は予言的実施例である。炭化水素の貯蔵プロセスが、複数の成分を含有する流れを使用して開始されるが、記載を簡潔にするため、本予言的実施例は、単一成分流に基づいて貯蔵を実行することに基づく。
いくつかの態様において、ＩＴＱ−５５を含んでなる吸着剤構造における炭化水素の貯蔵は、最初に高温および／または圧力においてＩＴＱ−５５を吸着することによって実行することができる。貯蔵のために適切な化合物としては、限定されないが、メタン、エタン、エチレン、ホルムアルデヒド、メタノール、ジメチルエーテルおよびそれらの組合せを挙げることができる。
初期吸着ステップの間、流体成分は貯蔵構造中に吸着されることが可能である。吸着間の条件としては、例えば、ａ）少なくとも約３２５Ｋ、もしくは少なくとも約３７５Ｋ、もしくは少なくとも約４２５Ｋ、もしくは少なくとも約４７５Ｋの温度、ｂ）少なくとも約１００バール（１０ＭＰａａ）、もしくは少なくとも約３００バール（３０ＭＰａａ）、もしくは少なくとも約５００バール（５０ＭＰａａ）、もしくは少なくとも約７００バール（７０ＭＰａａ）の圧力、またはｃ）それらの組合せを含むことができる。特定の理論によって拘束されないが、高温および／または高圧は、吸着剤構造中への有機成分の高充填の導入を可能にする。
吸着剤構造の充填後、温度および／または圧力を低下させることができる。吸着剤構造の充填が高圧で行なわれる態様において、圧力は、約１００バール（１０ＭＰａａ）以下、または約１０バール（１ＭＰａａ）以下、または約２バール（０．２ＭＰａａ）以下、または約１バール（０．１ＭＰａａ）以下に低下させることができる。吸着剤構造の充填が高温で行なわれる態様において、温度は、約３２５Ｋ以下、または約３００Ｋ以下、または約２７５Ｋ以下、または約２５０Ｋ以下、または約２２５Ｋ以下、または約２００Ｋ以下に低下させることができる。充填の間、温度および圧力の両方が高い態様において、温度を任意選択的に最初に低下させることができ、次いで、圧力を低下させることができる。温度および／または圧力の低下後、吸着成分のいくらかの脱着が生じる可能性がある。しかしながら、低下された温度および／または圧力の条件に基づき、成分の一部は吸着剤構造内に動的に捕捉されたままであることができる。これによって、吸着剤の外側の雰囲気が吸着された成分を含有していなくても、吸着剤構造によって、流体成分の量を吸着剤構造内に保持することが可能になる。吸着剤内に維持された充填は、吸着間の充填の少なくとも約１０重量％、または少なくとも約２０重量％、または少なくとも約３０重量％、または少なくとも約４０重量％または少なくとも約５０重量％、または少なくとも約６０重量％などの吸着間に達成された充填の百分率に相当することができる。吸着剤構造は、次いで、任意選択的に、低下された温度および／または圧力の条件下で輸送させることができる。
所望の時間量の貯蔵の後、温度を増加させ、吸着された成分を吸着剤構造から出すことができる。これによって、燃料および／または潜在的反応物に相当する吸着された成分を、あまり過酷ではない条件下で貯蔵および任意選択的に輸送させることができる。換言すると、吸着剤構造中の吸着された成分の貯蔵に必要とされる温度および／または圧力は、吸着剤構造の不在化で吸着された成分を貯蔵するために必要とされる条件と比較して、低下させることができる。
追加的な分離実施形態
実施形態１
流体（fluids）を分離する方法であって、
第１の流体成分（又は流体コンポーネント）と第２の流体成分（又は流体コンポーネント）とを含む入力流体流（又はインプット流体ストリーム）を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップ（又は工程）であって、除去生成物流体流（又はリジェクションプロダクト流体ストリーム）を形成し、除去生成物流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比が、入力流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比未満である、ステップと；
除去生成物流体流を回収するステップ（又は工程）と；
吸着生成物流体流（又は吸着されたプロダクトの流体ストリーム）を形成するステップ（又は工程）であって、吸着生成物流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比が、入力流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比より高い、ステップと；
吸着生成物流を回収するステップ（又は工程）と
を含み、ゼオライトＩＴＱ−５５が、架橋原子によって連結された四面体（Ｔ（tetrahedral））原子のフレーム構造（又はフレームワーク）を有し、四面体原子が、以下の表に記載される様式で最も近いＴ原子を連結することによって定義される、方法。
Figure 0006419224
Figure 0006419224
実施形態２
流体を分離する方法であって、
第１の流体成分と第２の流体成分とを含む入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップ（又は工程）であって、除去生成物流体流を形成し、除去生成物流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比が、入力流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比未満である、ステップと；
除去生成物流体流を回収するステップ（又は工程）と；
吸着生成物流体流を形成するステップ（又は工程）であって、吸着生成物流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比が、入力流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比よりも高い、ステップと；
吸着生成物流を回収するステップ（又は工程）と
を含み、合成された状態で、ゼオライトＩＴＱ−５５が、以下の少なくとも角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）を有するＸ線回折パターンを有する、方法。
Figure 0006419224
表中、
Ｉ０は、１００の値が割り当てられる（又は帰属される）最も強いピーク（pick）からの強度であり、
ｗは、０〜２０％の弱い相対強度であり、
ｍは、２０〜４０％の中間（又はアベレージ）の相対強度であり、
ｆは、４０〜６０％の強い相対強度であり、
ｍｆは、６０〜１００％の非常に強い相対強度である。
実施形態３
ゼオライトＩＴＱ−５５が、焼成状態であって、シラノールの存在によって示される結晶マトリックス中の欠陥がない状態（absence of defects）で、実験式：
ｘ（Ｍ１／ｎＸＯ２）：ｙＹＯ２：ｇＧｅＯ２：（１−ｇ）ＳｉＯ２
［式中、
Ｍは、Ｈ＋、電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオンおよび両方の混合物（又は組合せ）から選択され、
Ｘは、酸化状態＋３の少なくとも１種の化学元素であり、
Ｙは、Ｓｉとは異なる酸化状態＋４の少なくとも１種の化学元素であり、
ｘは、０〜０．２（０および０．２を含む）の値をとり、
ｙは、０〜０．１（０および０．１を含む）の値をとり、
ｇは、０〜０．５（０および０．５を含む）の値をとる］
を有する、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４
ｘが本質的にゼロの値をとり、ｙが本質的にゼロの値をとり、かつｇが本質的にゼロの値をとる、実施形態３の方法。
実施形態５
ａ）ｘが０より高い値をとるか、ｂ）ｙが０より高い値をとるか、ｃ）ｇが０より高い値をとるか、またはｄ）それらの組合せである、実施形態３の方法。
実施形態６
吸着生成物流体流を形成するステップが、吸着剤の温度または圧力の少なくとも１つを変更するステップ（又は工程）を含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態７
吸着生成物流体流を形成するステップが、第３の成分を含む流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップ（又は工程）であって、第３の成分の少なくとも一部が、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤によって吸着される、ステップを含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態８
入力流体流を吸着剤に暴露するステップが、スイング吸着容器中で入力流体流を吸着剤に暴露するステップ（又は工程）を含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態９
入力流体流を吸着剤に暴露するステップが、圧力スイング吸着条件、温度スイング吸着条件、急速サイクル圧力スイング吸着条件またはそれらの組合せのもとで入力流体流を吸着剤に暴露するステップ（又は工程）を含む、実施形態８の方法。
実施形態１０
入力流体流が、第２の成分からの第１の成分の動的分離を実行するために有効な条件、第２の成分からの第１の成分の平衡分離を実行するために有効な条件またはそれらの組合せで吸着剤に暴露される、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１１
吸着剤が、約２０オングストロームより大きく、かつ約１ミクロン未満の直径を有する細孔において約２０％未満の開孔体積（又はオープンポアボリューム）を有する、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１２
流体を分離する方法であって、
第１の流体成分と第２の流体成分とを含む入力流体流を、結晶質ゼオライトＩＴＱ−５５の粒子を含む膜に暴露するステップ（又は工程）であって、浸透生成物流体流および除去生成物流体流を形成し、浸透生成物流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比が、入力流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分の比よりも高く、除去生成物流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比が、入力流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分の比未満である、ステップ
を含み、四面体原子が、以下の表に記載される様式で最も近いＴ原子を連結することによって定義される、方法。
Figure 0006419224
Figure 0006419224
実施形態１３
流体を分離する方法であって、
第１の流体成分と第２の流体成分とを含む入力流体流を、結晶質ゼオライトＩＴＱ−５５の粒子を含む膜に暴露するステップ（又は工程）であって、浸透生成物流体流および除去生成物流体流を形成し、浸透生成物流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比が、入力流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分の比よりも高く、除去生成物流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分のモル比が、入力流体流中の第１の流体成分：第２の流体成分の比未満である、ステップ
を含み、合成された状態で、ゼオライトＩＴＱ−５５が、以下の少なくとも角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）を有するＸ線回折パターンを有する、方法。
Figure 0006419224
表中、
Ｉ０は、１００の値が割り当てられる最も強いピーク（pick）からの強度であり、
ｗは、０〜２０％の弱い相対強度であり、
ｍは、２０〜４０％の中間（又はアベレージ）の相対強度であり、
ｆは、４０〜６０％の強い相対強度であり、
ｍｆは、６０〜１００％の非常に強い相対強度である。
実施形態１４
ゼオライトＩＴＱ−５５が、焼成状態であって、シラノールの存在によって示される結晶マトリックス中の欠陥がない状態で、実験式：
ｘ（Ｍ１／ｎＸＯ２）：ｙＹＯ２：ｇＧｅＯ２：（１−ｇ）ＳｉＯ２
［式中、
Ｍは、Ｈ＋、電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオンおよび両方の混合物（又は組合せ）から選択され、
Ｘは、酸化状態＋３の少なくとも１種の化学元素であり、
Ｙは、Ｓｉとは異なる酸化状態＋４の少なくとも１種の化学元素であり、
ｘは、０〜０．２（０および０．２を含む）の値をとり、
ｙは、０〜０．１（０および０．１を含む）の値をとり、
ｇは、０〜０．５（０および０．５を含む）の値をとる］
を有する、実施形態１２または１３のいずれかの方法。
実施形態１５
ｘが本質的にゼロの値を取り、ｙが本質的にゼロの値を取り、かつｇが本質的にゼロの値を取る、実施形態１４の方法。
実施形態１６
ａ）ｘが０より高い値を取るか、ｂ）ｙが０より高い値を取るか、ｃ）ｇが０より高い値を取るか、またはｄ）それらの組合せである、実施形態１４の方法。
実施形態１７
膜が、約２０ｎｍ〜約１ミクロンの平均粒径を有する結晶質ゼオライトＩＴＱ−５５の粒子を含む、実施形態１２〜１６のいずれかの方法。
実施形態１８
結晶質ゼオライトＩＴＱ−５５の粒子が、粒子の連続層を含む、実施形態１２〜１７のいずれかの方法。
実施形態１９
結晶質ゼオライトＩＴＱ−５５の粒子が、支持体上の結晶質ゼオライトＩＴＱ−５５の粒子の層を含む、実施形態１２〜１８のいずれかの方法。
実施形態２０
支持体が、ガラス、溶融石英、シリカ、ケイ素、粘土、金属、多孔性ガラス、焼結多孔性金属、チタニア、コーディエライトまたはそれらの組合せを含む、実施形態１９の方法。
実施形態２１
結晶質ゼオライトＩＴＱ−５５の粒子の支持層が、粒子マトリックス中の結晶質ゼオライトＩＴＱ−５５の粒子を含み、細孔構造が、粒子間、結晶間および粒子と結晶との間で間隙によって定義される、実施形態１９または２０のいずれかの方法。
実施形態２２
膜が、ハイブリッド層および複合層の少なくとも１層を含む、実施形態１２〜２１のいずれかの方法。
実施形態２３
膜の浸透側をスイープ流に暴露するステップ（又は工程）をさらに含む、実施形態１２〜２２のいずれかの方法。
実施形態２４
第２の流体成分が、メタン、エタン、メタノール、ジメチルエーテル、３個以上の重原子を含有する有機化合物またはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態２５
第１の流体成分が、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２、Ｈ２Ｏまたはそれらの組合せである、実施形態２４の方法。
実施形態２６
第１の流体成分がＣＯ２であり、第２の流体成分がＣＨ４である、実施形態２５の方法。
実施形態２７
入力流体流が天然ガスを含む、実施形態２６の方法。
実施形態２８
第１の流体成分が、エチレン、アセチレン、ホルムアルデヒドまたはそれらの組合せである、実施形態２４の方法。
実施形態２９
第１の流体成分が、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３またはそれらの組合せである、実施形態２４の方法。
実施形態３０
第１の流体成分が、ＳＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、硫黄酸化物またはそれらの組合せであり、入力流体が任意選択的に天然ガスを含む、実施形態２４の方法。
実施形態３１
第１の流体成分がＮ２であり、入力流体流が任意選択的に天然ガス流を含む、実施形態２４の方法。
実施形態３２
入力流体流が、約２２３Ｋ〜約５２３Ｋ、任意選択的に少なくとも約２７０Ｋの温度で吸着剤に暴露される、実施形態３１の方法。
実施形態３３
第１の流体成分が、希ガス、分子ハロゲン、水素化ハロゲン（又はハロゲンヒドリド）またはそれらの組合せである、実施形態２４の方法。
実施形態３４
第１の流体成分が、メタン、エチレン、エタン、メタノール、ジメチルエーテルまたはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態３５
第２の流体成分が窒素であり、第１の流体成分が、水素、希ガス、酸素、窒素酸化物、ＣＯ２、ＣＯ、分子ハロゲン、水素化ハロゲン（又はハロゲンヒドリド）またはそれら組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態３６
第１の流体成分がＣＯ２である、実施形態３５の方法。
実施形態３７
入力流体流が排ガス（又は煙道ガス）を含む、実施形態３６の方法。
実施形態３８
第１の流体成分がＯ２である、実施形態３５の方法。
実施形態３９
入力流体流が空気を含む、実施形態２６の方法。
実施形態４０
分子ハロゲンまたはハロゲン化ハロゲン（又はハロゲンハライド）が、ハロゲンとして、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒまたはそれらの組合せを含む、実施形態３５の方法。
実施形態４１
第１の流体成分がＣＯ２であり、第２の流体成分が１種以上の炭化水素を含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４２
１種以上の炭化水素が、メタン、エタン、エチレンまたはそれらの組合せである、実施形態２９の方法。
実施形態４３
第１の流体成分がエチレンであり、第２の流体成分がエタン、メタンまたはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４４
第１の流体成分が窒素酸化物であり、第２の流体成分が硫黄酸化物である、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４５
第１の流体成分がＨ２であり、第２の流体成分が、窒素酸化物、硫黄酸化物、炭化水素、炭素酸化物またはそれらの組合せであり、入力流体流が任意選択的に合成ガスを含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４６
第１の流体成分がＨ２であり、第２の流体成分が、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３またはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４７
第１の流体成分がＨ２Ｏであり、第２の流体成分がＨ２である、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４８
第１の流体成分が、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒであり、第２の流体成分が、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、炭化水素またはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４９
第１の流体成分が、メタノール、ジメチルエーテルまたはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態５０
第２の流体成分が、メタノール、ジメチルエーテルまたはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態５１
第１の流体成分がアセチレンであり、第２の流体成分が、エチレン、メタン、エタンまたはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態５２
入力流体流が天然ガスを含む、実施形態８または９の方法。
実施形態５３
入力流体流が、約５ｐｓｉａ（約０．０３ＭＰａ）〜約５０００ｐｓｉａ（約３５ＭＰａ）、任意選択的に少なくとも約２５０ｐｓｉａ（約１．７ＭＰａ）、または少なくとも約５００ｐｓｉａ（約３．４ＭＰａ）、または少なくとも約１０００ｐｓｉａ（約６．９ＭＰａ）の圧力でゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露される、実施形態５２の方法。
実施形態５４
入力流体流が、約−１８℃〜約３９９℃、または約３１６℃以下、または約２６０℃以下の温度で吸着剤に暴露される、実施形態５２または５３の方法。
実施形態５５
第１の流体成分が、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２またはそれらの組合せである、実施形態５２〜５４のいずれかの方法。
実施形態５６
第１の流体成分が、Ｎ２およびＨ２Ｏの少なくとも１種である、実施形態５２〜５４のいずれかの方法。
実施形態５７
第１の流体成分がＮ２である、実施形態５２〜５４のいずれかの方法。
実施形態５８
第１の流体成分がＨ２Ｏである、実施形態５２〜５４のいずれかの方法。
実施形態５９
第２の流体成分が、ＣＨ４、ＣＨ４よりも大きい分子量を有する炭化水素またはそれらの組合せである、実施形態５２〜５８のいずれかの方法。
追加的な貯蔵実施形態
実施形態１
流体を吸着および貯蔵する方法であって、
第１の圧力および第１の温度において、第１の流体成分を含む入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップ（又は工程）と；
貯蔵期間に、第２の圧力および第２の温度において吸着剤を維持するステップ（又は工程）と；
第１の流体成分を含む吸着生成物流体流を形成するステップ（又は工程）と；
吸着生成物流を回収するステップ（又は工程）と
を含み、四面体原子が、以下の表に記載される様式で最も近いＴ原子を連結することによって定義される、方法。
Figure 0006419224
Figure 0006419224
実施形態２
流体を吸着および貯蔵する方法であって、
第１の圧力および第１の温度において、第１の流体成分を含む入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップ（又は工程）と；
貯蔵期間に、第２の圧力および第２の温度において吸着剤を維持するステップ（又は工程）と；
第１の流体成分を含む吸着生成物流体流を形成するステップ（又は工程）と；
吸着生成物流を回収するステップ（又は工程）と
を含み、合成された状態で、ゼオライトＩＴＱ−５５が、以下の少なくとも角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）を有するＸ線回折パターンを有する、方法。
Figure 0006419224
表中、
Ｉ０は、１００の値が割り当てられる最も強いピーク（pick）からの強度であり、
ｗは、０〜２０％の弱い相対強度であり、
ｍは、２０〜４０％の中間（又はアベレージ）の相対強度であり、
ｆは、４０〜６０％の強い相対強度であり、
ｍｆは、６０〜１００％の非常に強い相対強度である。
実施形態３
ゼオライトＩＴＱ−５５が、焼成状態であって、シラノールの存在によって示される結晶マトリックス中の欠陥がない状態で、実験式：
ｘ（Ｍ１／ｎＸＯ２）：ｙＹＯ２：ｇＧｅＯ２：（１−ｇ）ＳｉＯ２
［式中、
Ｍは、Ｈ＋、電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオンおよび両方の混合物（又は組合せ）から選択され、
Ｘは、酸化状態＋３の少なくとも１種の化学元素であり、
Ｙは、Ｓｉとは異なる酸化状態＋４の少なくとも１種の化学元素であり、
ｘは、０〜０．２（０および０．２を含む）の値をとり、
ｙは、０〜０．１（０および０．１を含む）の値をとり、
ｇは、０〜０．５（０および０．５を含む）の値をとる］
を有する、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４
ｘが本質的にゼロの値をとり、ｙが本質的にゼロの値をとり、かつｇが本質的にゼロの値をとる、実施形態３の方法。
実施形態５
ａ）ｘが０より高い値をとるか、ｂ）ｙが０より高い値をとるか、ｃ）ｇが０より高い値をとるか、またはｄ）それらの組合せである、実施形態３の方法。
実施形態６
入力流体流を吸着剤に暴露するステップが、スイング吸着容器中で入力流体流を吸着剤に暴露するステップ（又は工程）を含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態７
第１の温度および第２の温度が同じであるか、第１の圧力および第２の圧力が同じであるか、またはそれらの組み合わせである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態８
吸着生成物流体流を形成するステップが、吸着剤の第２の温度を変更するステップ（又は工程）を含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態９
吸着生成物流体流を形成するステップが、第３の成分を含む流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップ（又は工程）であって、第３の成分の少なくとも一部が、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤によって吸着される、ステップを含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１０
吸着剤が、約２０オングストロームよりも大きく、約１ミクロン未満の直径を有する細孔において、約２０％未満の開孔体積を有する、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１１
貯蔵期間に、第２の圧力および第２の温度において吸着剤を維持するステップが、約０．１ＭＰａａ以下の第１の流体成分の分圧を有する環境に吸着剤を暴露するステップ（又は工程）を含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１２
入力流体流が第２の成分をさらに含み、吸着生成物流中の第１の成分：第２の成分のモル比が、入力流体流中の第１の成分：第２の成分のモル比よりも高い、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１３
第２の流体成分が、メタン、エタン、メタノール、ジメチルエーテル、３個以上の重原子を含有する有機化合物またはそれらの組合せである、実施形態１２の方法。
実施形態１４
第１の流体成分がＨ２であり、第２の流体成分が、窒素酸化物、硫黄酸化物、炭化水素、炭素酸化物またはそれらの組合せであり、入力流体流が任意選択的に合成ガスを含む、実施形態１２の方法。
実施形態１５
第１の流体成分がＨ２であり、第２の流体成分が、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３またはそれらの組合せである、実施形態１２の方法。
実施形態１６
第１の流体成分が、ＣＯ２、Ｈ２またはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１７
第１の流体成分が、エチレン、アセチレン、ホルムアルデヒドまたはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１８
第１の流体成分が、希ガス、分子ハロゲン、水素化ハロゲン（又はハロゲンヒドリド）またはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１９
第１の流体成分が、メタン、エチレン、エタン、メタノール、ジメチルエーテルまたはそれらの組合せである、上記実施形態のいずれかの方法。
追加的な触媒実施形態
実施形態１
有機化合物を転換する方法であって、有効転換条件下で、有機化合物を含む入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む触媒に暴露して、転換された有機化合物を形成するステップ（又は工程）を含み、転換が、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む触媒によって触媒作用を受け、四面体原子が、以下の表に記載される様式で最も近いＴ原子を連結することによって定義される、方法。
Figure 0006419224
Figure 0006419224
実施形態２
有機化合物を転換する方法であって、有効転換条件下で、有機化合物を含む入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む触媒に暴露して、転換された有機化合物を形成するステップ（又は工程）を含み、転換が、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む触媒によって触媒作用を受け、合成された状態で、ゼオライトＩＴＱ−５５が、以下の少なくとも角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）を有するＸ線回折パターンを有する、方法。
Figure 0006419224
表中、
Ｉ０は、１００の値が割り当てられる最も強いピーク（pick）からの強度であり、
ｗは、０〜２０％の弱い相対強度であり、
ｍは、２０〜４０％の中間（又はアベレージ）の相対強度であり、
ｆは、４０〜６０％の強い相対強度であり、
ｍｆは、６０〜１００％の非常に強い相対強度である。
実施形態３
ゼオライトＩＴＱ−５５が、焼成状態であって、シラノールの存在によって示される結晶マトリックス中の欠陥がない状態で、実験式：
ｘ（Ｍ１／ｎＸＯ２）：ｙＹＯ２：ｇＧｅＯ２：（１−ｇ）ＳｉＯ２
［式中、
Ｍは、Ｈ＋、電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオンおよび両方の混合物（又は組合せ）から選択され、
Ｘは、酸化状態＋３の少なくとも１種の化学元素であり、
Ｙは、Ｓｉとは異なる酸化状態＋４の少なくとも１種の化学元素であり、
ｘは、０〜０．２（０および０．２を含む）の値をとり、
ｙは、０〜０．１（０および０．１を含む）の値をとり、
ｇは、０〜０．５（０および０．５を含む）の値をとる］
を有する、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態４
ｘが本質的にゼロの値を取り、ｙが本質的にゼロの値を取り、かつｇが本質的にゼロの値を取る、実施形態３の方法。
実施形態５
Ｘが、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｒおよびそれらの組合せから選択され、ｙが値０をとり、かつｇが値０をとる、実施形態３の方法。
実施形態６
ゼオライトＩＴＱ−５５が、Ｓｉ、ＯおよびＡｌを含む、実施形態５の方法。
実施形態７
Ｓｉ：Ａｌの比率が、約１０：１〜約１０００：１、任意選択的に少なくとも約１００：１である、実施形態６の方法。
実施形態８
入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む触媒に暴露するステップが、入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む触媒粒子に暴露するステップ（又は工程）を含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態９
入力流体流が、流動床反応器またはライザー反応器中でゼオライトＩＴＱ−５５を含む触媒粒子に暴露される、実施形態８の方法。
実施形態１０
ゼオライトＩＴＱ−５５を含む触媒粒子が、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニアまたはそれらの組合せを含む支持体をさらに含む、実施形態８または９のいずれかの方法。
実施形態１１
触媒粒子が、第ＶＩ族金族、第ＶＩＩＩ族金属またはそれらの組合せを含む、実施形態８〜１０のいずれかの方法。
実施形態１２
触媒粒子が、ゼオライトＩＴＱ−５５とは異なるフレーム構造を有するゼオライトをさらに含む、実施形態８または１１のいずれかの方法。
実施形態１３
ゼオライトＩＴＱ−５５とは異なるフレーム構造を有するゼオライトが、ＭＦＩまたはＦＡＵのフレーム構造を有するゼオライトを含む、実施形態１２の方法。
実施形態１４
転換された有機化合物が、有機化合物より大きい分子量を有するか、または転換された有機化合物が、有機化合物より小さい分子量を有する、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１５
有機化合物が、メタノール、メタン、ジメチルエーテル、エチレン、アセチレンまたはそれらの組合せを含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１６
入力供給物が、Ｏ２、Ｈ２Ｏまたはそれらの組合せをさらに含む、実施形態１５の方法。
実施形態１７
転換された有機化合物がエチレンを含む、実施形態１５または１６のいずれかの方法。
実施形態１８
有機化合物がメタノールを含み、転換された有機化合物がジメチルエーテルを含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態１９
有機化合物がメタノールを含み、転換された有機化合物がオレフィンを含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態２０
有機化合物がメタノールを含み、転換された有機化合物がＣ６〜Ｃ１１芳香族を含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態２１
有機化合物がメタンを含み、転換された有機化合物が、アルコール、オレフィン、Ｃ６〜Ｃ１１芳香族またはそれらの組合せを含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態２２
入力供給物が、水素の存在下で、ＩＴＱ−５５を含む触媒に暴露される、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態２３
有機化合物が硫黄含有化合物を含み、転換された有機化合物が脱硫有機化合物を含む、実施形態２２の方法。
実施形態２４
入力流体を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む触媒に暴露するステップが、
第１の温度および第１の圧力を含む条件で、入力流体を触媒に暴露するステップ（又は工程）と、
入力流体の少なくとも一部を第２の温度および第２の圧力において触媒に暴露するために、上記条件を第２の温度および第２の圧力に変更するステップ（又は工程）であって、第２の温度および第２の圧力における有機化合物の拡散速度が、第１の温度および第１の圧力における拡散速度の約５０％以下または約４０％以下または約３０％以下または約２０％以下または約１０％以下である、ステップと
を含む、上記実施形態のいずれかの方法。
実施形態２５
第２の温度が第１の温度と同じである、実施形態２４の方法。
実施形態２６
第２の温度が第１の温度よりも低い、実施形態２４の方法。
実施形態２７
第１の圧力が少なくとも約１００バール（１０ＭＰａａ）であり、第２の圧力が約５０バール（５ＭＰａａ）以下である、実施形態２４〜２６のいずれかの方法。
追加的な一般的実施形態
以下の実施形態は、上記された追加的な分離実施形態、追加的な貯蔵実施形態または追加的な触媒実施形態のいずれかとの組合せに適切である。
実施形態１
合成された状態で、ゼオライトＩＴＱ−５５が、以下の少なくとも角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）を有するＸ線回折パターンを有する、上記追加的な分離実施形態、追加的な貯蔵実施形態および／または追加的な触媒実施形態のいずれかの方法。
Figure 0006419224
表中、
Ｉ０は、１００の値が割り当てられる最も強いピーク（pick）からの強度であり、
ｗは、０〜２０％の弱い相対強度であり、
ｍは、２０〜４０％の中間（又はアベレージ）の相対強度であり、
ｆは、４０〜６０％の強い相対強度であり、
ｍｆは、６０〜１００％の非常に強い相対強度である。
実施形態２
ＩＴＱ−５５が、架橋原子によって連結された四面体（Ｔ）原子のフレーム構造を有し、四面体原子が、以下の表に記載される様式で最も近いＴ原子を連結することによって定義される、上記追加的な分離実施形態、追加的な貯蔵実施形態、追加的な触媒実施形態および／または追加的な一般的実施形態１のいずれかの方法。
Figure 0006419224
Figure 0006419224
数値的な上限および数値的な下限が本明細書に記載される場合、いずれの下限からいずれの上限までの範囲も考察される。本発明の例証となる実施形態が詳細に記載されたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な他の変更形態が当業者に明らかであり、かつ当業者は容易に実施することができることは理解されるであろう。したがって、本明細書に添付される特許請求の範囲が、本明細書に明らかにされた実施例および記載に限定されることは意図されず、むしろ請求項が、本発明が関連する技術分野の当業者によってその均等物として扱われるであろう全ての特徴を含む、本発明に存在する特許取得可能な新規性の全ての特徴を包括するものとして解釈される。
本発明は、多数の実施形態および個々の実施例に関して上記された。当業者には、上記記載に基づき、多くの変形形態が想至されるであろう。全てのそのような明白な変形形態は、添付された請求項の完全な意図された範囲内にある。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
（態様１）
流体を分離する方法であって、
第１の流体成分と第２の流体成分とを含む入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップであって、除去生成物流体流を形成し、前記除去生成物流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比が、前記入力流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比未満である、ステップと；
前記除去生成物流体流を回収するステップと；
吸着生成物流体流を形成するステップであって、前記吸着生成物流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比が、前記入力流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分の前記モル比よりも高い、ステップと；
前記吸着生成物流を回収するステップと
を含み、
前記ゼオライトＩＴＱ−５５が、架橋原子によって連結された四面体（Ｔ）原子のフレーム構造を有し、前記四面体原子が、以下の表：
Figure 0006419224
Figure 0006419224
 に記載される様式で最も近いＴ原子を連結することによって定義される、方法。
（態様２）
流体を分離する方法であって、
第１の流体成分と第２の流体成分とを含む入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップであって、除去生成物流体流を形成し、前記除去生成物流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比が、前記入力流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比未満である、ステップと；
前記除去生成物流体流を回収するステップと；
吸着生成物流体流を形成するステップであって、前記吸着生成物流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比が、前記入力流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分の前記モル比よりも高い、ステップと；
前記吸着生成物流を回収するステップと
を含み、
合成された状態で、前記ゼオライトＩＴＱ−５５が、少なくとも角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ ０ ）：
Figure 0006419224
 ［表中、
Ｉ ０ は、１００の値が割り当てられる最も強いピークからの強度であり、
ｗは、０〜２０％の弱い相対強度であり、
ｍは、２０〜４０％の中間の相対強度であり、
ｆは、４０〜６０％の強い相対強度であり、
ｍｆは、６０〜１００％の非常に強い相対強度である］
を有するＸ線回折パターンを有する、方法。
（態様３）
前記ゼオライトＩＴＱ−５５が、焼成状態であって、シラノールの存在によって示される結晶マトリックス中の欠陥がない状態で、実験式：
ｘ（Ｍ １／ｎ ＸＯ ２ ）：ｙＹＯ ２ ：ｇＧｅＯ ２ ：（１−ｇ）ＳｉＯ ２
［式中、
Ｍは、Ｈ ＋ 、電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオンおよび両方の組合せから選択され、
Ｘは、酸化状態＋３の少なくとも１種の化学元素であり、
Ｙは、Ｓｉとは異なる酸化状態＋４の少なくとも１種の化学元素であり、
ｘは、０〜０．２（０および０．２を含む）の値をとり、
ｙは、０〜０．１（０および０．１を含む）の値をとり、
ｇは、０〜０．５（０および０．５を含む）の値をとる］
を有する、態様１または２に記載の方法。
（態様４）
ｘが本質的にゼロの値をとり、ｙが本質的にゼロの値をとり、かつｇが本質的にゼロの値をとる、態様３に記載の方法。
（態様５）
ａ）ｘが０より高い値をとるか、ｂ）ｙが０より高い値をとるか、ｃ）ｇが０より高い値をとるか、またはｄ）それらの組合せである、態様３に記載の方法。
（態様６）
吸着生成物流体流を形成するステップが、
ｉ）前記吸着剤の温度または圧力の少なくとも１つを変更するステップ、
ｉｉ）第３の成分を含む流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む前記吸着剤に暴露するステップであって、前記第３の成分の少なくとも一部が、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む前記吸着剤によって吸着される、ステップ、または
ｉｉｉ）それらの組合せ
を含む、態様１〜５のいずれか１項に記載の方法。
（態様７）
前記入力流体流を吸着剤に暴露するステップが、スイング吸着容器中で前記入力流体流を吸着剤に暴露するステップを含む、態様１〜６のいずれか１項に記載の方法。
（態様８）
前記入力流体流を吸着剤に暴露するステップが、圧力スイング吸着条件、温度スイング吸着条件、急速サイクル圧力スイング吸着条件またはそれらの組合せのもとで前記入力流体流を前記吸着剤に暴露するステップを含む、態様７に記載の方法。
（態様９）
前記入力流体流が天然ガスを含む、態様７または８に記載の方法。
（態様１０）
前記入力流体流が、約５ｐｓｉａ（約０．０３ＭＰａ）〜約５０００ｐｓｉａ（約３５ＭＰａ）、任意選択的に少なくとも約２５０ｐｓｉａ（約１．７ＭＰａ）、または少なくとも約５００ｐｓｉａ（約３．４ＭＰａ）、または少なくとも約１０００ｐｓｉａ（約６．９ＭＰａ）の圧力でゼオライトＩＴＱ−５５を含む前記吸着剤に暴露される、態様９に記載の方法。
（態様１１）
前記入力流体流が、約−１８℃〜約３９９℃、または約３１６℃以下、または約２６０℃以下の温度で前記吸着剤に暴露される、態様９または１０に記載の方法。
（態様１２）
前記第１の流体成分が、Ｎ ２ 、Ｈ ２ Ｏ、ＣＯ ２ またはそれらの組合せである、態様９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
（態様１３）
前記第１の流体成分が、Ｎ ２ およびＨ ２ Ｏの少なくとも１種であるか、または前記第１の流体成分がＮ ２ である、態様９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
（態様１４）
前記第２の流体成分が、ＣＨ ４ 、ＣＨ ４ よりも大きい分子量を有する炭化水素またはそれらの組合せである、態様９〜１３のいずれか１項に記載の方法。
（態様１５）
前記入力流体流が、前記第２の成分からの前記第１の成分の動的分離を実行するために有効な条件で前記吸着剤に暴露されるか、または前記入力流体流が、前記第２の成分からの前記第１の成分の平衡分離を実行するために有効な条件で前記吸着剤に暴露されるか、またはそれらの組合せである、態様１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
（態様１６）
前記吸着剤が、約２０オングストロームよりも大きく、約１ミクロン未満の直径を有する細孔において、約２０％未満の開孔体積を有する、態様１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
（態様１７）
前記第２の流体成分が、メタン、エタン、メタノール、ジメチルエーテル、３個以上の重原子を含有する有機化合物またはそれらの組合せである、態様１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様１８）
前記第１の流体成分が、ＣＯ、ＣＯ ２ 、Ｈ ２ 、Ｈ ２ Ｏまたはそれらの組合せである、態様１７に記載の方法。
（態様１９）
前記第１の流体成分がＣＯ ２ であり、前記第２の流体成分がＣＨ ４ であり、前記入力流体流が任意選択的に天然ガスを含む、態様１８に記載の方法。
（態様２０）
前記第１の流体成分が、エチレン、アセチレン、ホルムアルデヒドまたはそれらの組合せである、態様１７に記載の方法。
（態様２１）
前記第１の流体成分が、Ｈ ２ Ｓ、ＮＨ ３ 、ＳＯ ２ 、Ｎ ２ Ｏ、ＮＯ、ＮＯ ２ 、硫黄酸化物もしくはそれらの組合せであるか、または前記第１の流体成分が、希ガス、分子ハロゲン、水素化ハロゲンもしくはそれらの組合せである、態様１７に記載の方法。
（態様２２）
前記第１の流体成分がＮ ２ であり、前記入力流体流が任意選択的に約２２３Ｋ〜約５２３Ｋの温度で前記吸着剤に暴露される、態様１７に記載の方法。
（態様２３）
前記第１の流体成分が、メタン、エチレン、エタン、メタノール、ジメチルエーテルまたはそれらの組合せである、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様２４）
前記第２の流体成分が窒素であり、前記第１の流体成分が、水素、希ガス、酸素、窒素酸化物、ＣＯ ２ 、ＣＯ、分子ハロゲン、水素化ハロゲンまたはそれら組合せである、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様２５）
前記第１の流体成分がＣＯ ２ であり、かつ前記入力流体流が任意選択的に排ガスを含むか、または前記第１の流体成分がＯ ２ であり、かつ前記入力流体流が空気を含む、態様２４に記載の方法。
（態様２６）
前記分子ハロゲンまたはハロゲン化ハロゲンが、前記ハロゲンとして、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒまたはそれらの組合せを含む、態様２４に記載の方法。
（態様２７）
前記第１の流体成分がＣＯ ２ であり、前記第２の流体成分が１種以上の炭化水素を含み、前記１種以上の炭化水素が任意選択的にメタン、エタン、エチレンまたはそれらの組合せである、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様２８）
前記第１の流体成分がエチレンであり、前記第２の流体成分がエタン、メタンまたはそれらの組合せである、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様２９）
前記第１の流体成分が窒素酸化物であり、前記第２の流体成分が硫黄酸化物である、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様３０）
前記第１の流体成分がＨ ２ であり、前記第２の流体成分が、窒素酸化物、硫黄酸化物、炭化水素、炭素酸化物、Ｈ ２ Ｓ、ＮＨ ３ またはそれらの組合せである、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様３１）
前記第１の流体成分がＨ ２ Ｏであり、前記第２の流体成分がＨ ２ である、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様３２）
前記第１の流体成分が、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒまたはそれらの組合せである、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様３３）
前記第１の流体成分が、メタノール、ジメチルエーテルもしくはそれらの組合せであるか、または前記第２の流体成分が、メタノール、ジメチルエーテルもしくはそれらの組合せである、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様３４）
前記第１の流体成分がアセチレンであり、前記第２の流体成分が、エチレン、メタン、エタンまたはそれらの組合せである、態様１〜８、１５または１６のいずれか１項に記載の方法。
（態様３５）
合成された状態で、前記ゼオライトＩＴＱ−５５は、少なくとも角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ ０ ）：
Figure 0006419224
 ［表中、
Ｉ ０ は、１００の値が割り当てられる最も強いピークからの強度であり、
ｗは、０〜２０％の弱い相対強度であり、
ｍは、２０〜４０％の中間の相対強度であり、
ｆは、４０〜６０％の強い相対強度であり、
ｍｆは、６０〜１００％の非常に強い相対強度である］
を有するＸ線回折パターンを有する、態様１または３〜３４のいずれか１項に記載の方法。
（態様３６）
前記ＩＴＱ−５５が、架橋原子によって連結された四面体（Ｔ）原子のフレーム構造を有し、前記四面体原子が、以下の表：
Figure 0006419224
Figure 0006419224
 に記載される様式で最も近いＴ原子を連結することによって定義される、態様２〜３４のいずれか１項に記載の方法。

Claims (47)

  1. 流体を分離する方法であって、
    第１の流体成分と第２の流体成分とを含む入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップであって、除去生成物流体流、次いで、吸着生成物流体流を形成し、前記除去生成物流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比が、前記入力流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比未満であり、前記吸着生成物流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比が、前記入力流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分の前記モル比よりも高い、ステップと；
    前記除去生成物流体流を回収するステップと；
    前記吸着生成物流体流を回収するステップと
    を含み、
    前記ゼオライトＩＴＱ−５５が、架橋原子によって連結された四面体（Ｔ）原子のフレーム構造を有し、前記四面体原子が、以下の表：
    Figure 0006419224
    Figure 0006419224
     に記載される様式で最も近いＴ原子を連結することによって定義される、方法。
  2. 前記ゼオライトＩＴＱ−５５が、焼成状態であって、シラノールの存在によって示される結晶マトリックス中の欠陥がない状態で、実験式：
    ｘ（Ｍ１／ｎＸＯ２）：ｙＹＯ２：ｇＧｅＯ２：（１−ｇ）ＳｉＯ２
    ［式中、
    Ｍは、Ｈ＋、電荷＋ｎの少なくとも１種の無機カチオンおよび両方の組合せから選択され、
    Ｘは、酸化状態＋３の少なくとも１種の化学元素であり、
    Ｙは、Ｓｉとは異なる酸化状態＋４の少なくとも１種の化学元素であり、
    ｘは、０〜０．２（０および０．２を含む）の値をとり、
    ｙは、０〜０．１（０および０．１を含む）の値をとり、
    ｇは、０〜０．５（０および０．５を含む）の値をとる］
    を有する、請求項１に記載の方法。
  3. ｘが本質的にゼロの値をとり、ｙが本質的にゼロの値をとり、かつｇが本質的にゼロの値をとる、請求項２に記載の方法。
  4. ａ）ｘが０より高い値をとるか、ｂ）ｙが０より高い値をとるか、ｃ）ｇが０より高い値をとるか、またはｄ）それらの組合せである、請求項２に記載の方法。
  5. 吸着生成物流体流を形成するステップが、前記吸着剤の温度または圧力の少なくとも１つを変更するステップを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 吸着生成物流体流を形成するステップが、第３の成分を含む流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む前記吸着剤に暴露するステップであって、前記第３の成分の少なくとも一部が、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む前記吸着剤によって吸着される、ステップを含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記入力流体流を吸着剤に暴露するステップが、スイング吸着容器中で前記入力流体流を吸着剤に暴露するステップを含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記入力流体流を吸着剤に暴露するステップが、圧力スイング吸着条件、温度スイング吸着条件、急速サイクル圧力スイング吸着条件またはそれらの組合せのもとで前記入力流体流を前記吸着剤に暴露するステップを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記入力流体流が天然ガスを含む、請求項７に記載の方法。
  10. 前記入力流体流が、約５ｐｓｉａ（約０．０３ＭＰａ）〜約５０００ｐｓｉａ（約３５ＭＰａ）、任意選択的に少なくとも約２５０ｐｓｉａ（約１．７ＭＰａ）、または少なくとも約５００ｐｓｉａ（約３．４ＭＰａ）、または少なくとも約１０００ｐｓｉａ（約６．９ＭＰａ）の圧力でゼオライトＩＴＱ−５５を含む前記吸着剤に暴露される、請求項９に記載の方法。
  11. 前記入力流体流が、約−１８℃〜約３９９℃の温度で前記吸着剤に暴露される、請求項９に記載の方法。
  12. 前記第１の流体成分が、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２またはそれらの組合せである、請求項９に記載の方法。
  13. 前記第１の流体成分が、Ｎ２およびＨ２Ｏの少なくとも一種である、請求項９に記載の方法。
  14. 前記第１の流体成分がＮ２である、請求項９に記載の方法。
  15. 前記第２の流体成分が、ＣＨ４、ＣＨ４よりも大きい分子量を有する炭化水素またはそれらの組合せである、請求項９に記載の方法。
  16. 前記入力流体流が、前記第２の成分からの前記第１の成分の動的分離を実行するために有効な条件で前記吸着剤に暴露される、請求項１に記載の方法。
  17. 前記入力流体流が、前記第２の成分からの前記第１の成分の平衡分離を実行するために有効な条件で前記吸着剤に暴露される、請求項１に記載の方法。
  18. 前記吸着剤が、約２０オングストロームよりも大きく、約１ミクロン未満の直径を有する細孔において、約２０％未満の開孔体積を有する、請求項１に記載の方法。
  19. 前記第２の流体成分が、メタン、エタン、メタノール、ジメチルエーテル、３個以上の重原子を含有する有機化合物またはそれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
  20. 前記第１の流体成分が、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２、Ｈ２Ｏまたはそれらの組合せである、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第１の流体成分がＣＯ２であり、前記第２の流体成分がＣＨ４である、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記入力流体流が天然ガスを含む、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記第１の流体成分が、エチレン、アセチレン、ホルムアルデヒドまたはそれらの組合せである、請求項１９に記載の方法。
  24. 前記第１の流体成分が、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３もしくはそれらの組合せである、請求項１９に記載の方法。
  25. 前記第１の流体成分が、ＳＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、硫黄酸化物もしくはそれらの組合せである、請求項１９に記載の方法。
  26. 前記第１の流体成分がＮ２である、請求項１９に記載の方法。
  27. 前記入力流体流が約２２３Ｋ〜約５２３Ｋの温度で前記吸着剤に暴露される、請求項２６に記載の方法。
  28. 前記第１の流体成分が、希ガス、分子ハロゲン、水素化ハロゲンもしくはそれらの組合せである、請求項１９に記載の方法。
  29. 前記第１の流体成分が、メタン、エチレン、エタン、メタノール、ジメチルエーテルまたはそれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
  30. 前記第２の流体成分が窒素であり、前記第１の流体成分が、水素、希ガス、酸素、窒素酸化物、ＣＯ２、ＣＯ、分子ハロゲン、水素化ハロゲンまたはそれら組合せである、請求項１に記載の方法。
  31. 前記第１の流体成分がＣＯ２である、請求項３０に記載の方法。
  32. 前記入力流体流が排ガスを含む、請求項３１に記載の方法。
  33. 前記第１の流体成分がＯ２である、請求項３０に記載の方法。
  34. 前記入力流体流が空気を含む、請求項３３に記載の方法。
  35. 前記分子ハロゲンまたはハロゲン化ハロゲンが、前記ハロゲンとして、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒまたはそれらの組合せを含む、請求項３０に記載の方法。
  36. 前記第１の流体成分がＣＯ２であり、前記第２の流体成分が１種以上の炭化水素を含む、請求項１に記載の方法。
  37. 前記１種以上の炭化水素がメタン、エタン、エチレンまたはそれらの組合せである、請求項３６に記載の方法。
  38. 前記第１の流体成分がエチレンであり、前記第２の流体成分がエタン、メタンまたはそれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
  39. 前記第１の流体成分が窒素酸化物であり、前記第２の流体成分が硫黄酸化物である、請求項１に記載の方法。
  40. 前記第１の流体成分がＨ２であり、前記第２の流体成分が、窒素酸化物、硫黄酸化物、炭化水素、炭素酸化物またはそれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
  41. 前記第１の流体成分がＨ２であり、前記第２の流体成分が、Ｈ２Ｓ、ＮＨ３またはそれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
  42. 前記第１の流体成分がＨ２Ｏであり、前記第２の流体成分がＨ２である、請求項１に記載の方法。
  43. 前記第１の流体成分が、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒまたはそれらの組合せであり、前記第２の流体成分が、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、炭化水素またはそれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
  44. 前記第１の流体成分が、メタノール、ジメチルエーテルもしくはそれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
  45. 前記第２の流体成分が、メタノール、ジメチルエーテルもしくはそれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
  46. 前記第１の流体成分がアセチレンであり、前記第２の流体成分が、エチレン、メタン、エタンまたはそれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
  47. 流体を分離する方法であって、
    第１の流体成分と第２の流体成分とを含む入力流体流を、ゼオライトＩＴＱ−５５を含む吸着剤に暴露するステップであって、除去生成物流体流、次いで、吸着生成物流体流を形成し、前記除去生成物流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比が、前記入力流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比未満であり、前記吸着生成物流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分のモル比が、前記入力流体流中の前記第１の流体成分：前記第２の流体成分の前記モル比よりも高い、ステップと；
    前記除去生成物流体流を回収するステップと；
    前記吸着生成物流体流を回収するステップと
    を含み、
    合成された状態で、前記ゼオライトＩＴＱ−５５が、少なくとも角度の値２θ（度）および相対強度（Ｉ／Ｉ０）：
    Figure 0006419224
     ［表中、
    Ｉ０は、１００の値が割り当てられる最も強いピークからの強度であり、
    ｗは、０〜２０％の弱い相対強度であり、
    ｍは、２０〜４０％の中間の相対強度であり、
    ｆは、４０〜６０％の強い相対強度であり、
    ｍｆは、６０〜１００％の非常に強い相対強度である］
    を有するＸ線回折パターンを有する、方法。
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